JP2019159159A - 発色構造体及びその製造方法、並びに、表示体、発色シート及び成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】両面に異なる色を呈する発色構造体を提供する。【解決手段】発色構造体３０は、基材１５と、基材１５の表面及び裏面に形成された凹凸構造を有する凹凸層と、凹凸層の凹凸構造の上にそれぞれ配され凹凸構造に追従した表面形状を有する多層膜層１６と、を備える。凹凸構造を構成する凸部１５ａ、１５ｘは１段以上の凸形状を有し、凹凸層の厚さ方向に凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に投影された凸部１５ａ、１５ｘの投影像が構成するパターンは、第２方向Ｄｙに沿った長さが第２方向Ｄｙに直交する第１方向Ｄｘに沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含む。図形要素の第１方向Ｄｘに沿った長さはサブ波長以下であり、複数の図形要素において、第２方向Ｄｙに沿った長さの標準偏差は、第１方向Ｄｘに沿った長さの標準偏差よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、構造色を呈する発色構造体及びその製造方法、発色構造体を備える表示体及び発色シート、並びに、発色シートを備える成形体に関する。

モルフォ蝶等の自然界の生物の色として多く観察される構造色は、色素が呈する色のように分子における電子遷移に起因して視認される色とは異なり、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。
例えば、多層膜干渉による構造色は、相互に隣り合う薄膜の屈折率が互いに異なる多層膜層において、多層膜の各界面で反射した光が干渉することによって生じる構造色であり、多層膜干渉はモルフォ蝶の翅の発色原理の１つである。モルフォ蝶の翅では、多層膜干渉に加えて、翅の表面の微細な凹凸構造によって光の散乱や回折が生じる結果、鮮やかな青色が広い観察角度において視認される。

モルフォ蝶の翅のような構造色を人工的に再現する構造として、不均一に配列された微細な凹凸を有する基材の表面に多層膜層が積層された構造が、特許文献１に提案されている。
多層膜層において、干渉によって強められる光の波長は、多層膜層の各層にて生じる光路差によって変わり、光路差は各層の膜厚及び屈折率に応じて決まる。そして、干渉によって強められた光の出射方向は、入射光の入射角度に依存した特定の方向に限定される。したがって、平面に多層膜層が積層された構造では、視認される反射光の波長が観察角度によって大きく変化するため、視認される色が観察角度によって大きく変化する。

これに対し、特許文献１に開示の構造では、不規則な凹凸の上に多層膜層が積層されていることにより、干渉によって強められた反射光が多方向に広がるため、観察角度による色の変化が緩やかになる。その結果、モルフォ蝶の翅のように広い観察角度で特定の色を呈する構造体が実現される。

特開２００５−１５３１９２号公報

ところで、パッケージなどの用途では、両面に異なる色を呈する構造体を求められている。しかしながら、上記構造体の場合は、表裏では同じ色にしか見えず、透過光による視認性の低下が生じることもある。視認性を改善するために、例えば黒色の層を重ね合わせた場合は、黒色によって、片面からしか色を視認することができない。
さらに、特許文献１に記載の構造体をドライラミネーションなどの手段を用いて両面に貼り合せた場合は、貼り合わせ時にシワが入る、押付け圧力やガイドロールの材質によってパターンが欠損する、エージング工程が追加で必要となり生産性が下がるなどの不具合が生じることがある。

こうした凹凸構造の崩れが生じると、多層膜にて反射される光の光路長が変化したり、反射光を多方向に拡散させる効果が低下したりするため、構造体において所望の発色が得られ難くなる。加えて、追加のプロセスが必要となることで、生産コストが上がるなどの課題が生じる。
本発明は、両面に異なる色を呈する発色構造体、表示体、発色シート、及び成形体、並びに、該発色構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る発色構造体は、基材と、基材表面又は基材上に形成された凹凸構造を有する第１の凹凸層と、基材の第１の凹凸層とは反対側の面に形成された凹凸構造を有する第２の凹凸層と、第１の凹凸層の凹凸構造及び第２の凹凸層の凹凸構造の上にそれぞれ配され、これらの凹凸構造に追従した表面形状を有する多層膜層と、を備え、多層膜層が有する複数の層のうち相互に隣接する層の屈折率は互いに異なり、多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高く、第１方向と、第１方向に直交する第２方向とを、第１の凹凸層及び第２の凹凸層の厚さ方向に凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向とし、凹凸構造を構成する凸部は１段以上の凸形状を有し、仮想平面に投影された凸部の投影像が構成するパターンは、第２方向に沿った長さが第１方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、図形要素の第１方向に沿った長さはサブ波長以下であり、複数の図形要素において、第２方向に沿った長さの標準偏差は、第１方向に沿った長さの標準偏差よりも大きいことを要旨とする。

本発明の他の態様に係る発色構造体の製造方法は、上記一態様に係る発色構造体を製造する方法であって、第１の凹凸層の凹凸構造及び第２の凹凸層の凹凸構造の少なくとも一方を光インプリント法又は熱インプリント法によって作製することを要旨とする。
本発明の他の態様に係る表示体は、上記一態様に係る発色構造体を備えることを要旨とする。

本発明の他の態様に係る発色シートは、上記一態様に係る発色構造体を備えることを要旨とする。
本発明の他の態様に係る成形体は、上記他の態様に係る発色シートを備えることを要旨とする。

本発明によれば、両面に異なる色を呈する発色構造体、表示体、発色シート、及び成形体を提供することができる。

本発明に係る発色構造体の一実施形態について、第１の構造を有する発色構造体の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、（ａ）は、第１の構造における第１の凹凸層側から見た凹凸構造の平面構造を示す平面図であり、（ｂ）は、第１の構造における第１の凹凸層の凹凸構造の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、第２の構造を有する第１の凹凸層側の発色構造体の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、（ａ）は、第２の構造における第２凸部要素のみからなる凹凸構造の平面構造を示す平面図であり、（ｂ）は、第２の構造における第２凸部要素のみからなる凹凸構造の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、（ａ）は、第２の構造における凹凸構造の平面構造を示す平面図であり、（ｂ）は、第２の構造における凹凸構造の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、変形例の発色構造体の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る発色構造体の一実施形態について、変形例の発色構造体の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る表示体の一実施形態について、表示体の平面構造を示す平面図である。 本発明に係る表示体の一実施形態について、表示体の断面構造を示す断面図である。

図１〜図９を参照して、本発明に係る発色構造体、表示体、発色シート、成形体、及び発色構造体の製造方法の一実施形態を説明する。
［発色構造体］
本実施形態の発色構造体は、多層膜層を有する凹凸構造体を表裏の両面に備えている。凹凸構造体が有する凹凸構造としては、後述する第１の構造と第２の構造とのいずれもが適用可能であり、まず、これらの２つの構造の各々について説明する。

なお、発色構造体に対する入射光及び反射光の波長域は特に限定されるものではないが、以下の説明においては、一例として、可視領域の光を対象とした発色構造体について説明する。本実施形態においては、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の波長域の光を可視領域の光とする。

＜第１の構造＞
図１は、第１の構造を有する凹凸構造体１０と、凹凸構造体１０とは反対側に配された第１の構造を有する凹凸構造体２０と、を備える発色構造体３０を示す。
凹凸構造体１０及び２０は、可視領域の光を透過する材料から形成されており、表面及び裏面に凹凸構造を有する凹凸層の一例である基材１５と、基材１５の表面及び裏面に積層された多層膜層１６とを備えている。すなわち、多層膜層１６は、基材１５における凹凸の形成されている面を覆っている。基材１５の有する凹凸構造は、複数の凸部１５ａ及び１５ｘと、複数の凸部１５ａの間の領域である凹部１５ｂ及び１５ｙとから構成され、凸部１５ａ及び１５ｘは、不規則な長さを有して略帯状に延びる部分から構成される。

多層膜層１６は、高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとが交互に積層された構造を有する。高屈折率層１６ａの屈折率は、低屈折率層１６ｂの屈折率よりも大きい。例えば、基材１５の表面には、高屈折率層１６ａが接し、多層膜層１６における基材１５とは反対側の面を、低屈折率層１６ｂが構成する。

基材１５における凸部１５ａ上と凹部１５ｂ上とで、多層膜層１６の構成、すなわち、多層膜層１６を構成する各層の材料や膜厚や積層順序は一致している。そして、多層膜層１６における基材１５とは反対側の面である表面は、基材１５の凹凸構造に追従した表面形状、すなわち、基材１５に形成された凹凸の配置に対応する配置の凹凸を有している。

同様に、基材１５における凸部１５ｘ上と凹部１５ｙ上とで、多層膜層１６の構成、すなわち、多層膜層１６を構成する各層の材料や膜厚や積層順序は一致している。そして、多層膜層１６における基材１５とは反対側の面である表面は、基材１５の凹凸構造に追従した表面形状、すなわち、基材１５に形成された凹凸の配置に対応する配置の凹凸を有している。多層膜層１６から光学機能層が構成される。

こうした構造においては、凹凸構造体１０の位置する側から発色構造体３０に光が入射すると、多層膜層１６における高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとの各界面で反射した光が干渉を起こすとともに多層膜層１６の表面における不規則な凹凸に起因して進行方向を変える結果、特定の波長域の光が広い角度に出射される。この反射光として強く出射される特定の波長域は、高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとの材料及び膜厚、並びに、凸部１５ａの幅、高さ及び配列によって決まる。

なお、凹凸構造体２０の位置する側から発色構造体３０に光が入射した場合にも、同様に、特定の波長域の反射光が広い角度に出射される。すなわち、発色構造体３０は、凹凸構造体１０と凹凸構造体２０とのいずれの側から観察されてもよい。凹凸構造体１０と凹凸構造体２０は、同じ構造であっても、異なる構造であってもよい。すなわち、凸部１５ａ及び１５ｘの幅、高さ及び配列は異なっていてもよい。
図１では、一例として凹凸構造体１０と凹凸構造体２０で同じ多層膜層１６を記載しているが、この限りではなく、多層膜層１６の材料及び膜厚、層の数は凹凸構造体１０と凹凸構造体２０で同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図２を参照して、凹凸層である基材１５が有する凹凸構造の詳細について説明する。図２（ａ）は、基材１５をその表面と対向する方向、すなわち第１の凹凸層側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の２−２線に沿った基材１５の断面構造を示す断面図である。図２（ａ）においては、凹凸構造を構成する凸部１５ａにドットを付して示している。

図２（ａ）が示すように、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとは、基材１５の厚さ方向に凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向であり、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとは直交する。仮想平面は、基材１５の広がる方向に沿った面であり、基材１５の厚さ方向と直交する面である。

仮想平面において、凸部１５ａ及び１５ｘの投影像が構成するパターンは、破線によって示す複数の矩形Ｒの集合からなるパターンである。矩形Ｒは、図形要素の一例である。矩形Ｒは、第２方向Ｄｙに延びる形状を有し、矩形Ｒにおいて、第２方向Ｄｙの長さｄ２は、第１方向Ｄｘの長さｄ１以上の大きさを有する。複数の矩形Ｒは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙのいずれにおいても重ならないように配列されている。
複数の矩形Ｒにおいて、第１方向Ｄｘの長さｄ１は一定であり、複数の矩形Ｒは、第１方向Ｄｘに、長さｄ１の配列間隔、すなわち、長さｄ１の周期で配置されている。

一方、複数の矩形Ｒにおいて、第２方向Ｄｙの長さｄ２は不規則であって、各矩形Ｒにおける長さｄ２は、所定の標準偏差を有する母集団から選択された値である。この母集団は、正規分布に従うことが好ましい。複数の矩形Ｒからなるパターンは、例えば、所定の標準偏差で分布する長さｄ２を有する複数の矩形Ｒを所定の領域内に仮に敷き詰め、各矩形Ｒの実際の配置の有無を一定の確率に従って決定することにより、矩形Ｒの配置される領域と矩形Ｒの配置されない領域とを設定することによって形成される。多層膜層１６からの反射光を効率よく散乱させるためには、長さｄ２は、平均値が４．１５μｍ以下、かつ、標準偏差が１μｍ以下の分布を有することが好ましい。

矩形Ｒの配置されている領域が、凸部１５ａ及び１５ｘの配置される領域であり、互いに隣接する矩形Ｒが接する場合には、各矩形Ｒの配置されている領域が結合された１つの領域に１つの凸部１５aが及び１５ｘ配置される。こうした構成においては、凸部１５ａ及び１５ｘの第１方向Ｄｘの長さは、矩形Ｒの長さｄ１の整数倍である。

凹凸によって虹色の分光が生じることを抑えるために、矩形Ｒにおける第１方向Ｄｘの長さｄ１は可視領域の光の波長以下とされる。換言すれば、長さｄ１は、サブ波長以下、すなわち、入射光の波長域以下の長さを有する。すなわち、長さｄ１は８３０ｎｍ以下であることが好ましく、７００ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに、長さｄ１は、多層膜層１６から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長よりも小さいことが好ましい。例えば、発色構造体３０にて青色を発色させる場合は、長さｄ１は３００ｎｍ程度であることが好ましく、発色構造体３０にて緑色を発色させる場合は、長さｄ１は４００ｎｍ程度であることが好ましく、発色構造体３０にて赤色を発色させる場合は、長さｄ１は４６０ｎｍ程度であることが好ましい。

多層膜層１６からの反射光の広がりを大きくするため、すなわち、反射光の散乱効果を高めるためには、凹凸構造の起伏が多いことが好ましく、基材１５の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおいて凸部１５ａが占める面積の比率は４０％以上６０％以下であることが好ましい。例えば、基材１５の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおける凸部１５ａの面積と凹部１５ｂとの面積の比率は、１：１であることが好ましい。

同様に、基材１５の裏面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおいて凸部１５ｘが占める面積の比率は４０％以上６０％以下であることが好ましい。例えば、基材１５の表面に対向する方向から見て、単位面積あたりにおける凸部１５ｘの面積と凹部１５ｙとの面積の比率は、１：１であることが好ましい。

図２（ｂ）が示すように、凸部１５ａの高さｈ１は一定であり、発色構造体３０にて発色させる所望の色、すなわち、発色構造体３０から反射させることの望まれる波長域に応じて設定されればよい。凸部１５ａ上や凹部１５ｂ上における多層膜層１６の表面粗さよりも、凸部１５ａの高さｈ１が大きければ、反射光の散乱効果は得られる。

同様に、凸部１５ｘの高さも一定であり、発色構造体３０にて発色させる所望の色、すなわち、発色構造体３０から反射させることの望まれる波長域に応じて設定されればよい。凸部１５ｘ上や凹部１５ｙ上における多層膜層１６の表面粗さよりも、凸部１５ｘの高さが大きければ、反射光の散乱効果は得られる。なお、凸部１５ａと凸部１５ｘの高さが一致していてもよいし、異なっていてもよい。

ただし、多層膜層１６の表面の凹凸での反射に起因した光の干渉を抑えるために、凸部１５ａの高さｈ１及び凸部１５ｘの高さは、可視領域の光の波長の１／２以下であることが好ましく、すなわち、４１５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、上記光の干渉を抑えるために、高さｈ１は、多層膜層１６から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長の１／２以下であることがより好ましい。

また、凸部１５ａの高さｈ１及び凸部１５ｘの高さが過剰に大きいと、反射光の散乱効果が高くなりすぎて、反射光の強度が低くなりやすいため、反射光が可視領域の光である場合、凸部１５ａの高さｈ１及び凸部１５ｘの高さは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、青色を呈する発色構造体３０では、効果的な光の広がりを得るためには、凸部１５ａの高さｈ１と凸部１５ｘの高さは４０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の程度であることが好ましく、散乱効果が高くなりすぎることを抑えるためには、凸部１５ａ高さｈ１及び凸部１５ｘの高さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。
なお、矩形Ｒは、第１方向Ｄｘに沿って並ぶ２つの矩形Ｒの一部が重なるように配列されることにより、仮想平面における凸部１５ａ及び／又は凸部１５ｘのパターンを構成していてもよい。

すなわち、複数の矩形Ｒは、第１方向Ｄｘに、長さｄ１よりも小さい配列間隔で配置されていてもよいし、矩形Ｒの配列間隔は一定でなくてもよい。矩形Ｒが重なり合う部分では、各矩形Ｒの配置されている領域が結合された１つの領域に１つの凸部１５ａ及び凸部１５ｘが位置する。この場合、凸部１５ａ及び凸部１５ｘの第１方向Ｄｘの長さは、矩形Ｒの長さｄ１の整数倍とは異なる長さとなる。また、矩形Ｒの長さｄ１は、一定でなくてもよく、各矩形Ｒにおいて、長さｄ２が長さｄ１以上であって、複数の矩形Ｒにおける長さｄ２の標準偏差が長さｄ１の標準偏差よりも大きければよい。こうした構成によっても、反射光の散乱効果は得られる。

＜第２の構造＞
図３は、第２の構造を有する凹凸構造体１１を備える発色構造体３１を示す。
第２の構造を有する凹凸構造体１１は、第１の構造を有する凹凸構造体１０と比較して、基材１５における凹凸構造の構成、すなわち、多層膜層１６の表面における凹凸構造の構成が異なり、こうした凹凸構造の構成以外については、上述の第１の構造を有する凹凸構造体１０と同様の構成を有する。

以下では、発色構造体３１について、上述の発色構造体３０との相違点を中心に説明し、発色構造体３０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。なおこのとき、第２の凹凸構造体は、第１の構造と第２の構造のいずれとなっていてもよい。また、第１の凹凸構造体が第１の構造で、第２の凹凸構造体が第２の構造となっていてもよい。
凹凸構造体１１における基材１５の凹凸構造を構成する凸部１５ｃは、第１の構造における凸部１５ａと同様の構成を有する第１凸部要素と、帯状に延びる第２凸部要素とが、基材１５の厚さ方向に重畳された構造を有する。

第１の構造の発色構造体３０によれば、反射光の散乱効果によって、視認される色の観察角度による変化は緩やかになるものの、散乱に起因した反射光の強度の低下によって、視認される色の鮮やかさは低下する。発色構造体の用途等によっては、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能な構造体が求められる場合もある。第２の構造において、第２凸部要素は、入射光が特定の方向へ強く回折されるように配列されており、第１凸部要素による光の散乱効果と第２凸部要素による光の回折効果とによって、より鮮やかな色を広い観察角度で観察可能な発色構造体３１が実現される。

図４を参照して、第２凸部要素の構成について説明する。図４（ａ）は、第２凸部要素のみからなる凹凸構造の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の４−４線に沿った断面構造を示す断面図である。図４（ａ）においては、第２凸部要素にドットを付して示している。

図４（ａ）が示すように、平面視において、すなわち、上記仮想平面において、第２凸部要素１５Ｅｂは、第２方向Ｄｙに沿って一定の幅で延びる帯状を有し、複数の第２凸部要素１５Ｅｂは、第１方向Ｄｘに沿って、間隔をあけて並んでいる。換言すれば、仮想平面において第２凸部要素１５Ｅｂの投影像が構成するパターンは、第２方向Ｄｙに沿って延び、第１方向Ｄｘに沿って並ぶ複数の帯状領域からなるパターンである。第２凸部要素１５Ｅｂにおける第１方向Ｄｘの長さｄ３は、第１凸部要素のパターンを決定する上記矩形Ｒの長さｄ１と一致していてもよいし、異なっていてもよい。

第１方向Ｄｘにおける第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅ、すなわち、第１方向Ｄｘにおける帯状領域の配列間隔は、第２凸部要素１５Ｅｂが構成する凹凸構造の表面での反射光の少なくとも一部が、一次回折光として観測されるように設定される。一次回折光は、換言すれば、回折次数ｍが１又は−１である回折光である。すなわち、入射光の入射角度をθ、反射光の反射角度をφ、回折する光の波長をλとした場合、配列間隔ｄｅは、ｄｅ≧λ／（ｓｉｎθ＋ｓｉｎφ）を満たす。

例えば、λ＝３６０ｎｍである可視光線を対象とするとき、第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅは１８０ｎｍ以上であればよく、すなわち、配列間隔ｄｅは、入射光に含まれる波長域における最小波長の１／２以上であればよい。なお、配列間隔ｄｅは、互いに隣り合う２つの第２凸部要素１５Ｅｂの端部間の第１方向Ｄｘに沿った距離であって、第１方向Ｄｘにおいて第２凸部要素１５Ｅｂに対して同一の側に位置する端部間の距離である。

第２凸部要素１５Ｅｂが構成するパターンの周期性は、基材１５が有する凹凸構造の周期性、すなわち、多層膜層１６の表面における凹凸構造の周期性に反映される。複数の第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅが一定の場合、多層膜層１６の表面での回折現象によって、多層膜層１６からは、特定の波長の反射光が特定の角度に出射される。この回折による光の反射強度は、上述の第１の構造にて説明した第１凸部要素による光の散乱効果によって生じる反射光の反射強度と比較して非常に強いため、金属光沢のような輝きを有する光が視認されるが、一方で、回折による分光が生じ、観察角度の変化に応じて視認される色が変化する。

したがって、例えば、青色を呈する発色構造体３１が得られるように第１凸部要素の構造を設計したとしても、第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅを４００ｎｍ〜５μｍの程度の一定値とすると、観察角度によっては、回折に起因した強い緑色から赤色の表面反射による光が観察される。これに対し、例えば、第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅを５０μｍ程度に大きくすると、可視領域の光が回折される角度の範囲が狭くなるため、回折に起因した色の変化が視認されにくくなるが、金属光沢のような輝きを有する光は特定の観察角度でのみしか観察されない。

そこで、配列間隔ｄｅを一定の値とせず、第２凸部要素１５Ｅｂのパターンを、周期が異なる複数の周期構造が重ね合わされたパターンとすれば、回折による反射光に複数の波長の光が混じり合うため、分光された単色性の高い光は視認されにくくなる。したがって、光沢感のある鮮やかな色が広い観察角度で観察される。この場合、配列間隔ｄｅは、例えば、３６０ｎｍ以上５μｍ以下の範囲から選択され、複数の第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅの平均値が、入射光に含まれる波長域における最小波長の１／２以上であればよい。

ただし、配列間隔ｄｅの標準偏差が大きくなるにつれ、第２凸部要素１５Ｅｂの配列が不規則となって散乱効果が支配的になり、回折による強い反射が得られにくくなる。そのため、第２凸部要素１５Ｅｂの配列間隔ｄｅは、第１凸部要素による光の散乱効果によって光が広がる角度に応じて、この光が広がる範囲と同程度の範囲に回折による反射光が出射されるように決定することが好ましい。例えば、青色の反射光が、入射角度に対して±４０°の範囲に広がって出射される場合、第２凸部要素１５Ｅｂのパターンにおいて、配列間隔ｄｅを、その平均値が１μｍ以上５μｍ以下の程度であり、標準偏差が１μｍ程度であるように設定する。これにより、第１凸部要素の光の散乱効果によって光が広がる角度と同程度の角度に回折による反射光が生じる。
すなわち、複数の第２凸部要素１５Ｅｂからなる構造は、特定の波長域の光を回折させて取り出すための構造とは異なり、配列間隔ｄｅの分散により、回折を利用して所定の角度範囲に様々な波長域の光を射出させるための構造である。

さらに、より長周期の回折現象を生じさせるために、一辺が１０μｍ以上１００μｍ以下の正方形領域を単位領域とし、単位領域ごとの第２凸部要素１５Ｅｂのパターンにおいて、配列間隔ｄｅを、平均値が１μｍ以上５μｍ以下の程度、かつ、標準偏差が１μｍ程度としてもよい。なお、複数の単位領域のなかには、配列間隔ｄｅが１μｍ以上５μｍ以下の範囲に含まれる一定の値である領域が含まれてもよい。配列間隔ｄｅが一定である単位領域が存在したとしても、この単位領域と隣接する単位領域のいずれかにおいて、配列間隔ｄｅが標準偏差１μｍ程度のばらつきを有していれば、人の目の解像度においては全ての単位領域で配列間隔ｄｅがばらつきを有している構成と同等の効果が期待できる。

なお、図４に示した第２凸部要素１５Ｅｂは、第１方向Ｄｘのみに、配列間隔ｄｅに起因した周期性を有している。第１凸部要素による光の散乱効果は、主として、基材１５の表面と対向する方向から見た場合での第１方向Ｄｘに沿った方向への反射光に作用するが、第２方向Ｄｙに沿った方向への反射光にも一部影響し得る。したがって、第２凸部要素１５Ｅｂは、第２方向Ｄｙにも周期性を有してもよい。すなわち、第２凸部要素１５Ｅｂのパターンは、第２方向Ｄｙに延びる複数の帯状領域が、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとの各々に沿って並ぶパターンであってもよい。

こうした第２凸部要素１５Ｅｂのパターンにおいて、例えば、帯状領域の第１方向Ｄｘに沿った配列間隔と第２方向Ｄｙに沿った配列間隔との各々は、各々の平均値が１μｍ以上１００μｍ以下であるようにばらつきを有していればよい。また、第１凸部要素による光の散乱効果の第１方向Ｄｘへの影響と第２方向Ｄｙへの影響との違いに応じて、第１方向Ｄｘに沿った配列間隔の平均値と、第２方向Ｄｙに沿った配列間隔の平均値とは互いに異なっていてもよく、第１方向Ｄｘに沿った配列間隔の標準偏差と、第２方向Ｄｙに沿った配列間隔の標準偏差とは互いに異なっていてもよい。

図４（ｂ）が示すように、第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２は、凸部１５ｃ上や凹部１５ｂ上における多層膜層１６の表面粗さよりも大きければよい。ただし、高さｈ２が大きくなるほど、凹凸構造が反射光に与える効果において第２凸部要素１５Ｅｂによる回折効果が支配的となって、第１凸部要素による光の散乱効果が得られにくくなるため、高さｈ２は第１凸部要素の高さｈ１と同程度であることが好ましく、高さｈ２は高さｈ１と一致していてもよい。例えば、第１凸部要素の高さｈ１と第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２とは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲に含まれていることが好ましく、青色を呈する発色構造体３１では、第１凸部要素の高さｈ１と第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２とは、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲に含まれていることが好ましい。

図５を参照して、第２の構造の凹凸構造体１１が有する凹凸構造の詳細について説明する。図５（ａ）は、基材１５をその表面と対向する方向から見た平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の５−５線に沿った基材１５の断面構造を示す断面図である。図５（ａ）においては、第１凸部要素が構成するパターンと、第２凸部要素が構成するパターンとに異なる密度のドットを付して示している。

図５（ａ）が示すように、上記仮想平面にて、凸部１５ｃの投影像が構成するパターンは、第１凸部要素１５Ｅａの投影像が構成するパターンである第１パターンと、第２凸部要素１５Ｅｂの投影像が構成するパターンである第２パターンとが重ね合わされたパターンである。すなわち、凸部１５ｃが位置する領域には、第１凸部要素１５Ｅａのみから構成される領域Ｓ１と、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとが重なっている領域Ｓ２と、第２凸部要素１５Ｅｂのみから構成される領域Ｓ３とが含まれる。なお、図５においては、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとが、第１方向Ｄｘにおいてその端部が揃うように重ねられているが、こうした構成に限らず、第１凸部要素１５Ｅａの端部と第２凸部要素１５Ｅｂの端部とはずれていてもよい。

図５（ｂ）が示すように、領域Ｓ１では、凸部１５ｃの高さは、第１凸部要素１５Ｅａの高さｈ１である。また、領域Ｓ２では、凸部１５ｃの高さは、第１凸部要素１５Ｅａの高さｈ１と第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２との和である。また、領域Ｓ３では、凸部１５ｃの高さは、第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２である。このように、凸部１５ｃは、仮想平面での投影像が第１パターンを構成し、所定の高さｈ１を有する第１凸部要素１５Ｅａと、仮想平面での投影像が第２パターンを構成し、所定の高さｈ２を有する第２凸部要素１５Ｅｂとが、高さ方向に重ねられた多段形状を有する。凸部１５ｃは、第１凸部要素１５Ｅａに第２凸部要素１５Ｅｂが重ねられた構造と捉えることも可能であり、第２凸部要素１５Ｅｂに第１凸部要素１５Ｅａが重ねられた構造と捉えることも可能である。
こうした構造においては、第１の構造と比較して、多層膜層１６の表面における凹凸構造が複雑であるため、凹凸構造が変形することもある。そのため、保護層によって多層膜層１６の凹凸構造を保護してもよい。

以上のように、第２の構造を有する発色構造体３１によれば、凸部１５ｃにおける第１凸部要素１５Ｅａが構成する部分に起因した光の拡散現象と、第２凸部要素１５Ｅｂが構成する部分に起因した光の回折現象との相乗によって、特定の波長域の反射光が広い観察角度で観察可能であるとともに、この反射光の強度が高められることにより光沢感のある鮮やかな色が視認される。換言すれば、第２の構造においては、１つの構造体である凸部１５ｃが、光の拡散機能と光の回折機能との２つの機能を担っている。

なお、仮想平面にて、第１凸部要素１５Ｅａが構成するパターンと、第２凸部要素１５Ｅｂが構成するパターンとは、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとが重ならないように配置されてもよい。こうした構造によっても、第１凸部要素１５Ｅａによる光の拡散効果と第２凸部要素１５Ｅｂによる光の回折効果とは得られる。ただし、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとを互いに重ならないように配置しようとすれば、第１の構造と比較して、単位面積あたりにおける第１凸部要素１５Ｅａの配置可能な面積が小さくなり、光の拡散効果が低下する。したがって、凸部要素１５Ｅａ，１５Ｅｂによる光の拡散効果と回折効果とを高めるためには、図５に示したように、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとを重ねて凸部１５ｃを多段形状とすることが好ましい。

［発色構造体の製造方法］
発色構造体３０，３１を構成する各層の材料、及び、発色構造体３０，３１の製造方法を説明する。
基材１５は、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。例えば、基材１５としては、合成石英基板や、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の樹脂からなるフィルムが用いられる。基材１５の表面の凹凸構造は、例えば、光又は荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。

第２の構造の凹凸構造は、例えば、上記第１パターンのレジストパターンを用いたエッチングと、上記第２パターンのレジストパターンを用いたエッチングとを順に行うことにより形成される。このとき、第１パターンのエッチングと第２パターンのエッチングとは、いずれが先に行われてもよい。すなわち、第１凸部要素１５Ｅａと第２凸部要素１５Ｅｂとは、いずれが先に形成されてもよい。

多層膜層１６を構成する高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとは、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。高屈折率層１６ａの屈折率が、低屈折率層１６ｂの屈折率よりも高い構成であれば、これらの層の材料は限定されないが、高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとの屈折率の差が大きいほど、少ない積層数で高い強度の反射光が得られる。

こうした観点から、例えば、高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとを無機材料から構成する場合、高屈折率層１６ａを二酸化チタン（ＴｉＯ₂）から構成し、低屈折率層１６ｂを二酸化珪素（ＳｉＯ₂）から構成することが好ましい。こうした無機材料からなる高屈折率層１６ａ及び低屈折率層１６ｂの各々は、スパッタリング、真空蒸着、又は原子層堆積法等の公知の薄膜形成技術を用いて形成される。また、高屈折率層１６ａ及び低屈折率層１６ｂの各々は有機材料から構成されてもよく、この場合、高屈折率層１６ａ及び低屈折率層１６ｂの形成には、自己組織化等の公知の技術が用いられればよい。

高屈折率層１６ａ及び低屈折率層１６ｂの各々の膜厚は、発色構造体３０，３１にて発色させる所望の色に応じて、転送行列法等を用いて設計されればよい。例えば、青色を呈する発色構造体３０，３１を形成する場合は、ＴｉＯ₂からなる高屈折率層１６ａの膜厚は４０ｎｍ程度であることが好ましく、ＳｉＯ₂からなる低屈折率層１６ｂの膜厚は７５ｎｍ程度であることが好ましい。

なお、図１及び図３では、多層膜層１６として、基材１５に近い位置から高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとがこの順に交互に積層された１０層からなる多層膜層１６を例示したが、多層膜層１６が有する層数や積層の順序はこれに限られず、所望の波長域の反射光が得られるように高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとが設計されていればよい。例えば、基材１５の表面に低屈折率層１６ｂが接し、その上に高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとが交互に積層されている構成でもよい。

また、多層膜層１６における基材１５とは反対側の表面である最表面を構成する層も、高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとのいずれであってもよい。さらに、低屈折率層１６ｂと高屈折率層１６ａとが交互に積層されていれば、基材１５の表面に接する層と、上記最表面を構成する層とを構成する材料が同じであってもよい。さらに、多層膜層１６は、３つ以上の屈折率の異なる層の組み合わせによって構成されてもよい。
要は、多層膜層１６は、相互に隣接する層の屈折率が互いに異なり、多層膜層１６に入射する入射光のうち特定の波長域での光の反射率が他の波長域での反射率よりも高いように構成されていればよい。

ここで、凹凸構造体１０，１１，２０が可視領域の光に対して透明な材料から形成されている場合、入射光に含まれる波長域のうち、多層膜層１６にて反射される特定の波長域以外の波長域の光の一部は、多層膜層１６、さらには、凹凸構造体１０，１１，２０を透過する。そのため、凹凸構造体１０，１１，２０をその表裏の一方側から観察するとき、凹凸構造体１０，１１，２０の他方側に、光源や、白色板等の透過光をはね返す構造物が存在すると、上記一方側では、多層膜層１６からの特定の波長域の反射光とともに、他方側から多層膜層１６を透過した透過光が視認される。上述のように、この透過光の波長域は反射光の波長域とは異なり、透過光の色は、主として、反射光の色の補色である。そのため、こうした透過光が視認されると、反射光による色の視認性が低下する。

そこで、第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層から透過される光と、第２の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第２の光学機能層の反射光との色差Δａｂを２５以下にすることが好ましい。または、第２の凹凸層及びその上に多層膜層からなる第２の光学機能層から透過される光と、第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層の反射光の色差Δａｂも合わせて２５以下にすることが好ましい。

この場合、観察する面の反射光と、観察する面の他方側からの透過光が類似の色となり、透過光による視認性の低下が抑えられることに加え、他方側からの透過光が重なることで、発色構造体３０，３１において所望の発色が両面において好適に得られる。なお、これらの透過光及び反射光の色は、分光光度計ＵＶ−３６００（株式会社島津製作所製）で測定した値である。色差Δａｂは、透過光と反射光のａ値の差の２乗と、透過光と反射光のｂ値の差の２乗の和である。

また、基材１５を、入射光のうち多層膜層１６を透過した透過光を吸収する材料から構成することも好ましい。この場合、他方側からの透過光を抑えることができる。こうした構成によれば、多層膜層１６を透過した光は基材１５によって吸収されるため、観察する面と逆側、すなわち他方側からの透過光を抑えられるため、観察する側の多層膜層１６からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、多層膜層１６の構成に応じた透過光の波長域の差異に関わらず、透過光による色の視認性が低下することが抑えられ、発色構造体３０，３１において所望の発色が両面において好適に得られる。
例えば、基材１５は、光吸収剤や黒色顔料等の可視領域の光を吸収する材料を含む層であればよい。具体的には、基材１５は、カーボンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、黒色複合酸化物等の黒色の無機顔料が樹脂に混合された層であることが好ましい。

なお、基材１５は、可視領域の光のすべてを吸収せずとも、多層膜層１６を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する構成であれば、こうした光吸収性を有する層が設けられない構成と比較して、反射光による色の視認性が低下することを抑える効果は得られる。したがって、基材１５は、多層膜層１６を透過する光の波長域に応じた色の顔料を含む層であってもよい。ただし、基材１５が黒色顔料を含む黒色の層であれば、表裏の透過光の波長域に応じた基材１５の色の調整等が不要であり、また、基材１５が広い波長域の光を吸収するため、簡便に、かつ、好適に、反射光による色の視認性の低下が抑えられる。

多層膜層１６を、多層膜層１６の表面を保護する保護層が覆っていてもよい。そして、多層膜層１６の表面が保護層によって覆われた場合、多層膜層１６が有する凹凸構造の崩れ、具体的には、凹凸構造の変形や凹凸構造に汚れや異物が詰まることが抑えられる。
保護層は、可視領域の光に対して光透過性を有する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成されることが好ましい。こうした材料としては、例えば、アクリル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリアミド等の樹脂が用いられる。

また、保護層は、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、サリシレート系、トリアジン系、シアノアクリルレート系等の公知の紫外線吸収剤が使用できる。
保護層が紫外線吸収剤を含む構成であれば、発色構造体３０，３１が、直射日光等に因る紫外線に長時間さらされる用途に用いられる場合に、保護層が紫外線を吸収するため、発色構造体３０，３１を構成する材料が紫外線によって劣化することが抑えられる。

保護層は、例えば、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗工法を用いて、多層膜層１６の表面に形成される。保護層の膜厚は特に限定されないが、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下の程度であることが好ましい。

保護層の形成のための塗布液であるインクには、必要に応じて、溶媒が混合されてもよい。溶媒としては、保護層を構成する樹脂と相性のよい溶媒が選択されればよく、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等が挙げられる。

なお、保護層は、複数の層から構成されていてもよい。例えば、保護層が、物理的もしくは化学的な刺激に対する耐性の異なる複数の層を備える構成であれば、複数の耐性を有する保護層が実現できる。また例えば、保護層が、類似した耐性を有する複数の層を備える構成であれば、複数の層で共通する上記耐性を保護層にて増強することができる。こうした耐性としては、例えば、耐擦過性や耐水性等が挙げられる。

［発色構造体の変形例］
発色構造体は、図６が示す構成を有していてもよい。図６が示す発色構造体３２が備える凹凸構造体１２、凹凸構造体２１は、基材１５と、基材１５の表面を覆う樹脂層１７と、樹脂層１７に積層された多層膜層１６とを備える。基材１５の表面は平坦であり、樹脂層１７がその表面に凹凸を有する。図６に示す形態においては、基材１５と樹脂層１７との積層体が凹凸層である。樹脂層１７の表面における凹凸構造としては、上述の第１の構造の凹凸構造と第２の構造の凹凸構造とのいずれもが適用可能である。

また、図６のように基材１５の表裏両面が平坦であってもよいが、この限りではなく、基材１５の一方の面のみ平坦で、平坦な面にのみ樹脂層１７、多層膜層１６が備えられた形態であってもよい。この場合、他方の面は図１や図３と同様に基材１５に直接凹凸構造を備えている。

樹脂層１７の凹凸構造の形成方法としては、例えば、ナノインプリント法が用いられる。ナノインプリント法を用いれば、凹凸構造の形成が、好適かつ簡便に実現される。例えば、光ナノインプリント法によって樹脂層１７の凹凸構造を形成する場合、まず、形成対象の凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるモールドの凹凸が形成された面に、樹脂層１７を構成する樹脂として、光硬化性樹脂が塗布される。光硬化性樹脂の塗布方法は特に限定されず、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法が用いられればよい。

次いで、光硬化性樹脂からなる塗布層の表面に、基材１５が重ねられ、塗布層とモールドとが互いに押し付けられた状態で、基材１５側もしくはモールド側から光が照射される。続いて、硬化した光硬化性樹脂及び基材１５からモールドが離型される。これによって、モールドの有する凹凸が光硬化性樹脂に転写されて、表面に凹凸を有する樹脂層１７が形成される。モールドは、例えば、合成石英やシリコンから構成され、光又は荷電粒子線を照射するリソグラフィやドライエッチング等の公知の微細加工技術を利用して形成される。

なお、光硬化性樹脂は、基材１５の表面に塗布され、基材１５上の塗布層にモールドが押し当てられた状態で、光の照射が行われてもよい。
また、光ナノインプリント法に代えて、熱ナノインプリント法が用いられてもよく、この場合、樹脂層１７の樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の、製造方法に応じた樹脂が用いられる。

また、図７に示す通り、基材１５と基材１５上に形成された凹凸構造の間に、厚さ１ｎｍ以上７ｎｍ以下のアルミ薄膜層が配されていてもよい。アルミ薄膜層を備えることで、アルミ薄膜層が水蒸気の透過を防ぐことができるため、水蒸気透過率を下げることができる。このアルミ薄膜層の厚みが８ｎｍ以上の場合、金属光沢を生じるため、金属光沢による視認性の低下が生じる。一方で、１ｎｍ未満の場合は、アルミ薄膜層による水蒸気透過率の低下効果は見られない。１〜７ｎｍのアルミ薄膜層にすることで、視認性の低下を防ぎつつ、水蒸気透過率を低下することができる。このアルミ薄膜層の作製方法は特に限定されず、スパッタリングや真空蒸着など従来公知の方法で作製することができる。このアルミ薄膜層は、基材の両面に備えられてもよいし、一方の面のみに備えられてもよい。

また、基材１５上に形成された凹凸構造に、多層膜層１６を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する材料が含まれていてもよい。すなわち、樹脂層１７に光吸収性を有する材料が含まれていてもよい。この場合、他方側からの透過光を抑えることができる。こうした構成によれば、多層膜層１６を透過した光は凹凸構造によって吸収されるため、観察する面と逆側、すなわち他方側からの透過光を抑えられるため、観察する側の多層膜層１６からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、多層膜層１６の構成に応じた透過光の波長域の差異に関わらず、透過光による色の視認性が低下することが抑えられ、発色構造体３０，３１において所望の発色が両面において好適に得られる。透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する材料は、基材１５の両面の凹凸構造に含まれていてもよいし、一方の面のみに含まれていてもよい。

［発色構造体の適用例］
上述した発色構造体の具体的な適用例について説明する。以下で説明する適用例には、第１の構造を有する発色構造体３０、第２の構造を有する発色構造体３１、及び、上述の変形例で説明した発色構造体３２のいずれもが適用可能である。

＜表示体＞
発色構造体の第１の適用例は、発色構造体を表示体に用いる形態である。表示体は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよいし、これらの目的を兼ねて用いられてもよい。物品の偽造の困難性を高める目的としては、表示体は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類、商品券や小切手等の有価証券類、クレジットカードやキャッシュカード等のカード類、紙幣等に貼り付けられる。また、物品の意匠性を高める目的としては、表示体は、例えば、身に着けられる装飾品や、使用者に携帯される物品、家具や家電等のように据え置かれる物品、壁や扉等の構造物、自動車の内装や外装等に取り付けられる。

図８が示すように、表示体４０は、表面４０Ｆと、表面４０Ｆとは反対側の面である裏面４０Ｒとを有し、表面４０Ｆと対向する方向から見て、表示体４０は、第１表示領域４１Ａと第２表示領域４１Ｂとを含んでいる。第１表示領域４１Ａは、複数の第１画素４２Ａが配置されている領域であり、第２表示領域４１Ｂは、複数の第２画素４２Ｂが配置されている領域である。換言すれば、第１表示領域４１Ａは、複数の第１画素４２Ａの集合から構成されており、第２表示領域４１Ｂは、複数の第２画素４２Ｂの集合から構成されている。第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとの各々には、発色構造体の構成が適用されており、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとは、互いに異なる色相の色を呈する。すなわち、表示体４０の表面４０Ｆと対向する方向から見て、第１表示領域４１Ａと第２表示領域４１Ｂとには、互いに異なる色相の色が視認される。

第１表示領域４１Ａと第２表示領域４１Ｂとの各々は、これらの領域単独、もしくは、これらの領域の２以上の組み合わせによって、文字、記号、図形、模様、絵柄、これらの背景等を表現する。一例として、図８に示す構成では、第１表示領域４１Ａによって円形の図形が表現され、第２表示領域４１Ｂによって三角形の図形が表現されている。

なお、表示体４０は、表示領域４１Ａ，４１Ｂの周囲等に、発色構造体の構成とは異なる構成を有する領域、例えば、表面が平坦な基材に多層膜層が積層された構造を有する領域や、基材に金属薄膜が積層された構造を有する領域等を有していてもよい。
図９は、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとの断面構造を示す図である。図９においては、これらの画素４２Ａ，４２Ｂ及び凹凸構造体２０を構成する発色構造体３３が、第１の構造を有する発色構造体である例を示している。

第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとでは、凸部１５ａの高さｈ１が互いに異なっている。一方、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとにおいて、多層膜層１６の構成は共通しており、すなわち、高屈折率層１６ａの材料や膜厚、低屈折率層１６ｂの材料や膜厚、及び、これらの層の層数は、共通している。第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとで、凸部１５ａの高さｈ１が異なることによって、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとは互いに異なる色相の色を呈する。各画素４２Ａ，４２Ｂにおける凸部１５ａの高さｈ１は、各画素４２Ａ，４２Ｂの所望の色相に応じて設定されればよい。

ここで、第１画素４２Ａの凸部１５ａの高さｈ１ａと、第２画素４２Ｂの凸部１５ａの高さｈ１ｂとの差が大きいほど、第１画素４２Ａの呈する色相と第２画素４２Ｂの呈する色相との差が大きくなり、その色相の差が人の目によって認識されやすくなる。例えば、高さｈ１ａと高さｈ１ｂとの差は５ｎｍ以上であることが好ましく、多層膜層１６が平坦面に積層されている場合における多層膜層１６からの反射光のピーク波長の１％以上であることが好ましい。

例えば、多層膜層１６が平坦面に積層されている場合における多層膜層１６からの反射光のピーク波長が５００ｎｍであり、画素によって緑色を発色させたい場合は、凸部１５ａの高さｈ１を１００ｎｍ程度とすることが好ましく、画素によって赤色を発色させたい場合は、凸部１５ａの高さｈ１を２００ｎｍ程度とすることが好ましい。

上記構成においては、第１表示領域４１Ａと第２表示領域４１Ｂとで、多層膜層１６の表面における凹凸構造の高さが異なり、こうした高さが一定である場合と比較して表示体４０の全体における凹凸構造が複雑であるため、凹凸構造が変形することもある。そのため、保護層によって多層膜層１６の凹凸構造を保護してもよい。

なお、画素４２Ａ，４２Ｂに適用される発色構造体が、第２の構造を有する発色構造体である場合、上記仮想平面にて凸部１５ｃの投影像が構成するパターンにおいて第１凸部要素１５Ｅａが占める割合よりも第２凸部要素１５Ｅｂが占める割合が小さい構成においては、第２凸部要素１５Ｅｂの高さｈ２が画素４２Ａ，４２Ｂの呈する色相に与える影響は微小である。したがって、第２の構造を有する発色構造体においても、第１の構造の凸部１５ａに相当する第１凸部要素１５Ｅａの高さｈ１の調整によって、画素４２Ａ，４２Ｂの呈する色相の調整が可能である。

凸部１５ａのパターンは、例えば、第１画素４２Ａごと、及び、第２画素４２Ｂごとに設定される。すなわち、凸部１５ａの投影像のパターンを構成する複数の矩形Ｒにおける長さｄ１や長さｄ２の平均値や標準偏差は、画素４２Ａ，４２Ｂごとに設定される。凸部１５ａのパターンは画素４２Ａ，４２Ｂごとに異なっていてもよいし、一致していてもよい。画素４２Ａ，４２Ｂの大きさは、表示領域４１Ａ，４１Ｂが構成する像についての所望の解像度に応じて設定されればよい。より高精度な像を表示するためには、画素４２Ａ，４２Ｂの一辺は１０μｍ以上であることが好ましい。

なお、画素４２Ａ，４２Ｂの製造の際には、例えば、複数の矩形Ｒからなるパターンに従った凸部を一括して大面積の領域に形成後、このパターンを分割するように凸部を切断等により分割することで、各画素４２Ａ，４２Ｂの凹凸構造を形成してもよい。こうした製造方法は、製造工程が容易となるため好ましい。

ここで、凸部の分割によって、複数の画素４２Ａ，４２Ｂの一部には、画素４２Ａ，４２Ｂの端部に、第２方向Ｄｙの長さｄ２が、第１方向Ｄｘの長さｄ１よりも小さい矩形Ｒを構成する凸部が形成される場合がある。しかし、凸部１５ａのパターンにこうした矩形Ｒが含まれたとしても、その割合が十分に小さい場合は、当該矩形Ｒによる光学的影響は無視できるほど小さい。

基材１５における凹凸構造は、例えば、第１画素４２Ａの位置する第１表示領域４１Ａに対応する部分と、第２画素４２Ｂの位置する第２表示領域４１Ｂに対応する部分との各々に対して、リソグラフィやドライエッチングを行うことによって形成される。凸部１５ａの高さｈ１を変えるためには、エッチング時間を変更すればよい。

第１表示領域４１Ａに対応する部分と第２表示領域４１Ｂに対応する部分とに対し、多層膜層１６は、同一の工程によって、同時に形成される。同様に、各表示領域４１Ａ，４１Ｂに対応する部分に対し、保護層は同時に形成され、反射防止層もまた同時に形成される。反射防止層は、例えば、多層膜層１６の形成の前もしくは後に、スパッタリングや真空蒸着によって形成される。
第１表示領域４１Ａと第２表示領域４１Ｂとが接している場合、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとの間で、多層膜層１６の各々は連続している。

なお、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとの呈する色相を異ならせることは、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとで、多層膜層１６を構成する層の材料や膜厚等の構成を異ならせることによっても可能ではある。しかしながら、表示領域４１Ａ，４１Ｂごとに多層膜層１６の構成が異なると、表示領域４１Ａ，４１Ｂごとに、領域のマスキングや高屈折率層１６ａと低屈折率層１６ｂとの成膜を繰り返すことが必要であり、製造工程が複雑になる。結果として、製造コストの増加や歩留まりの低下が引き起こされる。また、微小な領域にマスキングを行うことは困難であるため、精細な像の形成には限界がある。

これに対し、上記表示体４０の構成であれば、第１表示領域４１Ａに対応する部分と第２表示領域４１Ｂに対応する部分とに対し、多層膜層１６を同時に形成することが可能であるため、表示体４０の製造に要する負荷が軽減される。また、微小な領域へのマスキングと比較して、微小な領域ごとに凸部１５ａの高さｈ１を異ならせることは容易であるため、表示領域４１Ａ，４１Ｂを小さくしてより精細な像を形成することもできる。

なお、第１画素４２Ａと第２画素４２Ｂとで、多層膜層１６の構成を同一として、凸部１５ａの高さｈ１を変えることによって色相を異ならせるためには、多層膜層１６を以下のように構成することが好ましい。すなわち、平坦面に多層膜層１６を積層した場合における多層膜層１６からの反射光のピーク波長が、第１画素４２Ａにて発色させる色相の光の波長と、第２画素４２Ｂにて発色させる色相の光の波長との間に位置するように、多層膜層１６を構成することが好ましい。

凸部１５ａの高さｈ１を変えることにより、多層膜層１６を構成する各層の形状が変わって光路長が変化することや、凹凸構造が効率的に散乱させる光の波長域が変化することが起こり、こうした現象等に起因して、発色構造体に視認される色相が変化すると考えられる。

また、画素４２Ａ，４２Ｂの構成に、発色構造体３２の構成、すなわち、基材１５に積層された樹脂層１７が凹凸構造を有している構成が適用される場合、この凹凸構造は、例えば、以下のように形成される。すなわち、ナノインプリント法を利用して、各表示領域４１Ａ，４１Ｂに対応する部分で凹凸の高さを変えたモールドが用いられ、各画素４２Ａ，４２Ｂの樹脂層１７の凹凸構造が同時に形成される。

こうしたモールドは、表示領域４１Ａ，４１Ｂに対応する部分ごとに、リソグラフィやドライエッチングを行うことにより形成されてもよい。また例えば、以下の方法によれば、より簡便にモールドの形成が可能である。すなわち、荷電粒子線リソグラフィに用いられるレジストに対して照射する荷電粒子線の線量を表示領域４１Ａ，４１Ｂごとに変え、各表示領域４１Ａ，４１Ｂについて所望の高さの凹凸が形成されるように現像時間を調整してレジストパターンを形成する。レジストパターンの表面に例えばニッケル等の金属層を電鋳によって形成した後、レジストを溶解することによって、ニッケル製のモールドが得られる。

なお、表示体４０が含む表示領域の数、すなわち、発色構造体から構成される画素が配置されて、互いに異なる色相の色を呈する表示領域の数は特に限定されず、表示領域の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。さらに、表示領域には、発色構造体から構成された表示要素が含まれればよく、表示要素は、ラスタ画像を形成するための繰返しの最小単位である画素に限らず、ベクタ画像を形成するためのアンカを結んだ領域であってもよい。

このとき表示体４０の裏面４０Ｒは、図９のように表面４０Ｆによらず、同様の発色構造体から成り立っていてもよいし、異なっていてもよい。裏面４０Ｒは、表面４０Ｆと同様の規則性で構造を変化させてもよいし、表面４０Ｆとは独立していてもよい。
裏面４０Ｒの発色構造体から構成される画素が配置されて、互いに異なる色相の色を呈する表示領域の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。さらに、表示領域には、発色構造体から構成された表示要素が含まれればよく、表示要素は、ラスタ画像を形成するための繰返しの最小単位である画素に限らず、ベクタ画像を形成するためのアンカを結んだ領域であってもよい。
また、表示要素の構成としては、上述した発色構造体の構成であればいずれの構成であっても適用可能である。

＜発色シート及び成形体＞
発色構造体の第２の適用例は、発色構造体を発色シートに用いる形態である。発色シートは、発色構造体から構成されたシートであり、装飾等のために被着体に固定される。発色シートと被着体とから、成形体が構成される。これらの発色シート及び成形体は、特定の光以外は透過する特徴を活かした用途、例えば光学フィルターや装飾等にも用いることが可能である。

被着体の形状や材料は特に限定されないが、例えば、樹脂製の被着体に発色シートが取り付けられるとき、発色シートは、例えば、フィルムインサート工法、インモールドラミネーション工法、三次元オーバーレイラミネーション工法（ＴＯＭ）等のラミネート加飾工法を用いて、被着体の表面へ固定される。

フィルムインサート工法とは、熱真空成形により成形された発色シートを金型に配置した状態で射出成形を行うことによって、被着体と発色シートとを一体化する方法である。インモールドラミネーション工法とは、熱真空成形による発色シートの作製から射出成形による被着体の形成及び発色シートとの一体化までを、すべて同じ金型内で行う方法である。三次元オーバーレイラミネーション工法とは、発色シートで上下に隔離した気密空間の気圧差を利用して、被着体と発色シートとを一体化する方法である。
こうしたラミネート加飾工法では、加熱処理や加圧処理や真空処理が行われるため、発色構造体に係る物理的又は化学的な負荷が生じる。そのため、保護層によって多層膜層１６の凹凸構造が保護されていることが好ましい。

発色シートを構成する発色構造体としては、上述した発色構造体のいずれの構成も適用可能である。ただし、発色シートは、被着体の表面に沿って配置されるように用いられるため、発色構造体は、被着体の表面に追従した形状に変形しやすい性質を有することが好ましい。こうした観点においては、発色構造体３２の構成、すなわち、基材１５に積層された樹脂層１７が凹凸構造を有している構成は、基材１５として用いることのできる材料の自由度が高いため好ましい。

発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、被着体との一体化のための加熱の際に基材１５が被着体に追従して変形するように、基材１５は、熱可塑性樹脂から構成される。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン（ＰＡ）等が挙げられる。基材１５の膜厚は、発色シートが被着体に追従しやすい観点から、薄いほど好ましく、例えば、２０μｍ以上３００μｍ以下の程度であることが好ましい。

保護層を積層する場合は、多層膜層１６の透過光の吸収性を有する保護層が用いられる。発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、保護層は、被着体との一体化のための加熱の際において多層膜層１６の凹凸構造への追従性が高いことが好ましく、こうした観点から、保護層は熱可塑性を有していることが好ましい。具体的には、保護層が１００℃以上１６０℃以下の温度において熱可塑性を有している構成であれば、ラミネート加飾工法における加熱の際に、多層膜層１６の凹凸構造への追従性が好適に得られる。熱可塑性樹脂としては、例えば、上述の基材１５の材料として例示した熱可塑性樹脂及びアクリル、ウレタン等が挙げられる。

発色シートは、保護層の代わりに、接着機能を発現する接着層を備えてもよく、保護層の上に接着層を積層してもよい。これらの保護層や接着層は、表裏両面に備えてられていてもよいし、片面に備えられていてもよい。表裏で同じ層構成であってもよく、異なる層構成であってもよい。

発色シートが、ラミネート加飾工法を用いて樹脂製の被着体に固定される場合、被着体との一体化のための加熱の際に接着層が接着機能を発現するように、接着層はヒートシール性を有することが好ましい。こうした接着層を構成するヒートシール剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

接着層は、例えば、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法を用いて形成される。接着層の膜厚は特に限定されないが、例えば、２μｍ以上２００μｍ以下の程度であることが好ましい。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、以下に示す６つの効果を得ることができる。
（１）両面に発色構造体を有するため、両面に異なる色を呈することができる。両面に異なる色をつけることで、意匠性を高めることも可能である。さらに、第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層の側から透過される光と、第２の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第２の光学機能層の側の反射光との色差Δａｂ、並びに、第２の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第２の光学機能層の側から透過される光と、第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層の側の反射光との色差Δａｂのうち少なくとも一方の色差Δａｂを２５以下にすることにより、観察する面の反射光と、観察する面の他方側からの透過光とが類似の色となり、視認性が低下することが抑えられることに加え、他方側からの透過光が重なることにより、所望の発色が両面において好適に得られる。

（２）基材１５を、多層膜層１６を透過した透過光を吸収する材料から構成することで、他方側からの透過光を抑えることができる。こうした構成によれば、多層膜層１６を透過した光は基材１５によって吸収されるため、観察する面と逆側、すなわち他方側からの透過光を抑えられるため、観察する側の多層膜層１６からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、透過光による色の視認性が低下することが抑えられ、所望の発色が両面において好適に得られる。

（３）基材上に形成された凹凸構造の間に１〜７ｎｍのアルミ薄膜層が含まれる構成では、アルミ薄膜層を備えることで、水蒸気透過率を下げることができる。
（４）基材１５上に形成された凹凸構造に多層膜層１６を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する材料が含まれた場合、他方側からの透過光を抑えることができる。こうした構成によれば、多層膜層１６を透過した光は凹凸構造によって吸収されるため、観察する面と逆側、すなわち他方側からの透過光を抑えられるため、観察する側の多層膜層１６からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、透過光による色の視認性が低下することが抑えられ、所望の発色が両面において好適に得られる。

（５）第１又は第２の多層構造の上に保護層があれば、多層膜層１６の表面が保護層によって覆われるため、多層膜層１６における凹凸構造の変形や、凹凸構造の詰まりを抑えることができる。したがって、多層膜層１６にて反射される光の光路長が変化することや、凹凸構造による反射光の拡散効果や回折効果が低下することが抑えられるため、発色構造体において所望の発色が好適に得られる。また、多層膜層１６に直接に保護層が積層されているため、接着層等を介して保護層が設けられる構成と比較して、製造工程が簡素になり、製造コストの増大や歩留まりの低下が抑えられる。

（６）ナノインプリント法を用いて凹凸層の凹凸構造が形成される製造方法によれば、微細な凹凸構造を好適に、かつ、簡便に形成することができる。そして、ナノインプリント法として、光ナノインプリント法もしくは熱ナノインプリント法が用いられる製造方法であれば、ナノインプリント法による凹凸構造の形成が、好適、かつ、簡便に実現される。

［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・発色構造体は、入射光のうち多層膜層１６を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する層が、基材１５上に積層されていてもよい。多層膜層１６を透過した透過光を吸収する材料から構成することで、他方側からの透過光を抑えることができる。こうした構成によれば、多層膜層１６を透過した光は上記吸収層によって吸収されるため、観察する面と逆側、すなわち他方側からの透過光を抑えられるため、観察する側の多層膜層１６からの反射光とは異なる波長域の光が視認されることが抑えられる。したがって、透過光による色の視認性が低下することが抑えられ、所望の発色が両面において好適に得られる。しかしながら、基材１５や凹凸構造に光吸収性を有する場合と比較して、塗工工程が増えるため、コストアップにつながる懸念がある。

・発色構造体は、保護層とは別の層として、紫外線吸収性を有する層を備えていてもよい。例えば、発色構造体は、基材１５及び基材１５上に、紫外線吸収剤を含む層を備えていてもよい。こうした構成であれば、発色構造体を構成する材料が紫外線によって劣化することを抑える効果を高く得られる。

・表示体４０が含む画素には、上記仮想平面にて凹凸層における凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素が含まれてもよい。具体的には、任意の画素での凸部の延びる方向である第２方向Ｄｙと、この画素とは異なる画素での凸部の延びる方向である第２方向Ｄｙとが、異なる方向であり、例えばこれらの方向が直交する構成であってもよい。こうした構成によれば、画素によって、多層膜層１６からの反射光が拡散される方向を変えることが可能であり、多彩な像の表現が可能である。

なお、多層膜層１６は、凹凸層における凸部の側面にも成膜されるため、多層膜層１６における凹凸構造の凸部の幅は、凹凸層における凸部の幅よりもやや広がる。凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素が相互に隣接する部分において、延びる方向の異なる凸部の間で多層膜層１６における上述のように広がった部分が連なり、多層膜層１６における凹凸構造に崩れが生じると、各画素から所望の発色が所望の方向に得られ難くなる。そのため、凹凸構造の延びる方向が互いに異なる画素の間には、凹凸層に凹凸が形成されていない領域が設けられていることが好ましい。また、延びる方向が同一の凹凸構造を有する画素間においても、凹凸層に凹凸が形成されていない領域が設けられていてもよく、こうした構成によれば、多層膜層１６の広がりに起因した凹凸構造の崩れが画素の端部にて抑えられ、各画素の全体から所望の発色が得られやすくなる。画素間に設けられる凹凸が形成されていない領域の幅は、例えば、多層膜層１６の膜厚の１／２以上であることが好ましい。

・凹凸層の凹凸構造を構成する凸部は、基部から頂部に向かって第１方向Ｄｘの幅が徐々に小さくなる構成を有していてもよい。こうした構成によれば、凸部に多層膜層１６が成膜されやすくなる。この場合、第１方向Ｄｘの長さｄ１や長さｄ３は、凸部の底面が構成するパターンにて規定される。

・凹凸層における凹凸構造の第１の構造にて凸部１５ａ及び／又は凸部１５ｘの投影像が構成するパターン、及び、第２の構造にて第１凸部要素１５Ｅａの投影像が構成するパターンを構成する図形は、矩形に限られない。これらのパターンを構成する図形は、長円等であってもよく、要は、第２方向Ｄｙに沿った長さが第１方向Ｄｘに沿った長さ以上である形状を有する図形要素であればよい。そして、図形要素における第１方向Ｄｘの長さｄ１と第２方向Ｄｙの長さｄ２とが、第１の構造の説明にて述べた各種の条件を満たしていればよい。

・多層膜層１６における最外層、すなわち、多層膜層１６における凹凸層とは反対側の最表面を構成する層が、保護層として機能してもよい。この場合、多層膜層１６が光学機能層である。そして、保護層として機能する層は、保護層よりも下層における凹凸構造の変形や変質等の、発色構造体において所望の発色を得られ難くする変化を、少なくとも１つの観点において抑えることができればよい。

具体的には、多層膜層１６における最外層は、多層膜層１６における最外層以外の層とは異なる特性を有することによって、保護層として機能する。こうした特性は、構造的な特性であっても化学的な特性であっても物理的な特性であってもよく、例えば、硬さ、厚さ、凹凸の高さ、撥水性等である。例えば、最外層における硬さが他の層よりも大きい構成や、最外層における厚さが他の層よりも大きい構成であれば、最外層は他の層よりも衝撃に強くなるため、最外層よりも下層の凹凸構造が保護される。また、最外層における凹凸の高さが他の層よりも小さく、すなわち、最外層における平坦性が他の層よりも高い構成であれば、多層膜層１６の表面の凹凸の高さが小さくなることにより衝撃が凹凸の変形を引き起こし難くなるため、最外層よりも下層の凹凸構造が保護される。

なお、多層膜層１６における最外層が、最外層以外の層とは異なる特性を有する場合であっても、多層膜層１６全体としては、凹凸層の凹凸構造に追従した表面形状、すなわち、凹凸層の凹凸構造における凹凸の配置に対応する配置の凹凸を有し、多層膜層１６は、多層膜層１６に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高いように構成される。

［実施例］
上述した発色構造体及びその製造方法について、具体的な実施例を用いて説明する。
＜実施例１＞
実施例１は、発色構造体が適用された発色シート、及び、この発色シートを用いた成形体である。実施例１の発色シートは、光吸収性を示す基材上の表面の樹脂層に第１の構造の凹凸構造が形成され、裏面の樹脂層に第２の構造の凹凸構造が形成された発色構造体から構成される。

まず、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールド１を用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、３６５ｎｍの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム（Ｃｒ）からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをＣｒ膜上に形成した。形成したパターンは、図２に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。

画素となる領域は、一辺が１３０ｍｍの正方形であり、第１方向における上記矩形の長さは３８０ｎｍであり、第２方向における上記矩形の長さは、平均値が２４００ｎｍ、標準偏差が５８０ｎｍの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第１方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は２００ｎｍとした。

次に、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは７０ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去することにより、凹凸構造が形成されたモールドを得た。

続いて、モールドの表面に、離型剤としてオプツールＨＤ−１１００（ダイキン工業製）を塗布した。そして、基材として用いる合成石英ウエハの表面に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、合成石英ウエハ及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造を有する樹脂層が積層された合成石英ウエハが得られた。

続いて、合成石英ウエハに対してＯ₂ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、凹凸構造の凹部に残存している光硬化性樹脂を除去した。この工程では、Ｏ₂ガスを４０ｓｃｃｍ導入し、プラズマ放電させた。次に、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ₄Ｆ₈）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、樹脂層の有する凹凸構造を合成石英ウエハに転写した。この工程では、Ｃ₄Ｆ₈ガスを４０ｓｃｃｍ、Ａｒガスを６０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバー内の圧力を５ｍＴｏｒｒに設定後、ＲＩＥパワー７５Ｗ、ＩＣＰパワー４００Ｗを印加して、プラズマ放電させた。合成石英ウエハに形成された凹凸構造における凸部の高さは１００ｎｍとした。

次に、ジメチルスルホキシド：モノエタノールアミン＝７：３の混合液（ＳＴ−１０５、関東化学製）を用いた有機洗浄、並びに、硫酸及び過酸化水素水を基本成分とする混合水溶液（ＳＨ−３０３、関東化学製）を用いた酸洗浄を行い、第１の構造である凹凸構造を有する基材であるモールド１を得た。

次に、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールド２を用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、３６５ｎｍの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム（Ｃｒ）からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをＣｒ膜上に形成した。形成したパターンは、図２に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。第１方向における上記矩形の長さは３００ｎｍであり、第２方向における上記矩形の長さは、平均値が２０００ｎｍ、標準偏差が５００ｎｍの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第１方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は２００ｎｍとした。

続いて、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは７０ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去することにより、第１構造に対応する凹凸構造が形成された合成石英基板を得た。

次に、上記凹凸構造が形成された合成石英基板の表面に、Ｃｒからなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをＣｒ膜上に形成した。形成したパターンは、図４に示した複数の帯状領域からなるパターンである。第１方向における上記帯状領域の長さは２００ｎｍであり、第２方向における上記帯状領域の長さは９４μｍであり、第１方向の長さが４０μｍかつ第２方向の長さが９４μｍである矩形領域ごとに、第１方向における配列間隔を、平均値が１．５μｍ、標準偏差が０．５μｍとして上記帯状領域が配列されている。使用した電子線レジストはポジ型であり、膜厚は２００ｎｍとした。

続いて、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは６５ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去した後、合成石英基板の表面に、離型剤としてオプツールＨＤ−１１００（ダイキン工業製）を塗布した。これにより、第２構造に対応する凹凸構造が形成されたモールド２を得た。

次に、黒色のポリエステルフィルム（ルミラーＸ３０、東レ製）の両面にコロナ処理を施し、一方の面に光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールド１の凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、第１の構造の凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。

上記基材と樹脂層との積層体の凹凸を有する表面に、真空蒸着によって、膜厚が２０５ｎｍである高屈折率層としてのＴｉＯ₂膜と、膜厚が１００ｎｍである低屈折率層としてのＳｉＯ₂膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を５組、すなわち、１０層の層を有する多層膜層を形成した。

次に、第１の構造を施した面とは別の面に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールド２の凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、第２の構造の凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。

次に、得られた基材と樹脂層との積層体の凹凸を有する面に、真空蒸着によって、膜厚が４０ｎｍである高屈折率層としてのＴｉＯ₂膜と、膜厚が７５ｎｍである低屈折率層としてのＳｉＯ₂膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を５組、すなわち、１０層の層を有する多層膜層を形成した。
これによって、第１の構造の凹凸構造を有する側から観察したところ、緑色が視認性良く確認された。第２の構造の凹凸構造を有する側から観察したところ、光沢感のある青色が視認性よく確認された。

＜実施例２＞
実施例２は、発色構造体が適用された発色シート、及び、この発色シートを用いた成形体である。実施例２の発色シートは、一方の面から透過される光と、他方の面からの反射光との色差Δａｂが２５以下である発色構造体である。

まず、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールド３を用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、３６５ｎｍの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、まず、合成石英基板の表面に、クロム（Ｃｒ）からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをＣｒ膜上に形成した。形成したパターンは、図２に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。

画素となる領域は、一辺が１３０ｍｍの正方形であり、第１方向における上記矩形の長さは４６０ｎｍであり、第２方向における上記矩形の長さは、平均値が２４００ｎｍ、標準偏差が５８０ｎｍの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第１方向に重ならないように配列されている。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は２００ｎｍとした。

次に、塩素（Ｃｌ₂）と酸素（Ｏ₂）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは７０ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去することにより、凹凸構造が形成されたモールドを得た。

続いて、モールドの表面に、離型剤としてオプツールＨＤ−１１００（ダイキン工業製）を塗布した。そして、基材として用いる合成石英ウエハの表面に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールドの凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、合成石英ウエハ及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造を有する樹脂層が積層された合成石英ウエハが得られた。

続いて、合成石英ウエハに対してＯ₂ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、凹凸構造の凹部に残存している光硬化性樹脂を除去した。この工程では、Ｏ₂ガスを４０ｓｃｃｍ導入し、プラズマ放電させた。次に、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ₄Ｆ₈）とアルゴン（Ａｒ）との混合ガスを用いたプラズマによるエッチングを実施し、樹脂層の有する凹凸構造を合成石英ウエハに転写した。この工程では、Ｃ₄Ｆ₈ガスを４０ｓｃｃｍ、Ａｒガスを６０ｓｃｃｍ導入し、プラズマチャンバー内の圧力を５ｍＴｏｒｒに設定後、ＲＩＥパワー７５Ｗ、ＩＣＰパワー４００Ｗを印加して、プラズマ放電させた。合成石英ウエハに形成された凹凸構造における凸部の高さは２００ｎｍとした。

次に、ジメチルスルホキシド：モノエタノールアミン＝７：３の混合液（ＳＴ−１０５、関東化学製）を用いた有機洗浄、及び、硫酸及び過酸化水素水を基本成分とする混合水溶液（ＳＨ−３０３、関東化学製）を用いた酸洗浄を行い、第１の構造である凹凸構造を有する基材であるモールド３を得た。

次に、両面に易接着処理が施されたポリエステルフィルム（コスモシャインＡ４３００、東洋紡製）の易接着処理が施された面に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールド３の凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、第１の構造の凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。

上記基材と樹脂層との積層体の凹凸を有する表面に、真空蒸着によって、膜厚が８０ｎｍである高屈折率層としてのＴｉＯ₂膜と、膜厚が１１０ｎｍである低屈折率層としてのＳｉＯ₂膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を６組、すなわち、１２層の層を有する多層膜層を形成した。

次に、第１の構造を施した面とは別の面に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０２、東洋合成製）を塗布し、この樹脂にモールド２の凹凸が形成されている面を押し当てて、モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、第２の構造の凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。

次に、得られた基材と樹脂層との積層体の凹凸を有する面に、真空蒸着によって、膜厚が４０ｎｍである高屈折率層としてのＴｉＯ₂膜と、膜厚が７５ｎｍである低屈折率層としてのＳｉＯ₂膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を５組、すなわち、１０層の層を有する多層膜層を形成した。

これによって、第１の構造の凹凸構造を有する側から観察したところ、赤色が視認性良く確認された。第２の構造の凹凸構造を有する側から観察したところ、光沢感のある青色が視認性よく確認された。なお、このとき赤色が視認される側から透過される光と、青色が視認される面の反射光との色差Δａｂは２５であった。

Ｄｘ・・・第１方向、Ｄｙ・・・第２方向、１０，１１，１２，２０，２１・・・凹凸構造体、１５・・・基材、１５ａ，１５ｃ，１５ｘ・・・凸部、１５ｂ，１５ｙ・・・凹部、１５Ｅａ・・・第１凸部要素、１５Ｅｂ・・・第２凸部要素、１６・・・多層膜層、１６ａ・・・高屈折率層、１６ｂ・・・低屈折率層、１７・・・樹脂層、１８・・・アルミ薄膜層、３０，３１，３２，３３，３４・・・発色構造体、４０・・・表示体、４０Ｆ・・・表面、４０Ｒ・・・裏面、４１Ａ，４１Ｂ・・・表示領域、４２Ａ，４２Ｂ・・・画素

Claims (10)

1. 基材と、基材表面又は基材上に形成された凹凸構造を有する第１の凹凸層と、前記基材の前記第１の凹凸層とは反対側の面に形成された凹凸構造を有する第２の凹凸層と、前記第１の凹凸層の凹凸構造及び前記第２の凹凸層の凹凸構造の上にそれぞれ配され、これらの凹凸構造に追従した表面形状を有する多層膜層と、を備え、
   前記多層膜層が有する複数の層のうち相互に隣接する層の屈折率は互いに異なり、当該多層膜層に入射する入射光のうちの特定の波長域での光の反射率が他の波長域での光の反射率よりも高く、
   第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とを、前記第１の凹凸層及び前記第２の凹凸層の厚さ方向に前記凹凸構造が投影される仮想的な面である仮想平面に含まれる方向とし、
   前記凹凸構造を構成する凸部は１段以上の凸形状を有し、前記仮想平面に投影された前記凸部の投影像が構成するパターンは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さ以上である複数の図形要素の集合からなるパターンを含み、
   前記図形要素の前記第１方向に沿った長さはサブ波長以下であり、前記複数の図形要素において、前記第２方向に沿った長さの標準偏差は、前記第１方向に沿った長さの標準偏差よりも大きい発色構造体。
2. 前記第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層の側から透過される光と、前記第２の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第２の光学機能層の側の反射光との色差Δａｂ、並びに、前記第２の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第２の光学機能層の側から透過される光と、前記第１の凹凸層及びその上の多層膜層からなる第１の光学機能層の側の反射光との色差Δａｂのうち少なくとも一方の色差Δａｂが、２５以下である請求項１に記載の発色構造体。
3. 前記基材は、前記入射光のうち前記多層膜層を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する請求項１又は請求項２に記載の発色構造体。
4. 前記第１の凹凸層及び前記第２の凹凸層の少なくとも一方と前記基材との間に、厚さ１ｎｍ以上７ｎｍ以下のアルミ薄膜層を配した請求項１〜３のいずれか一項に記載の発色構造体。
5. 前記第１の凹凸層及び前記第２の凹凸層の少なくとも一方が、前記多層膜層を透過する光の少なくとも一部を吸収する光吸収性を有する材料を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の発色構造体。
6. 前記多層膜層の上に保護層を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の発色構造体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発色構造体を製造する方法であって、前記第１の凹凸層の凹凸構造及び前記第２の凹凸層の凹凸構造の少なくとも一方を光インプリント法又は熱インプリント法によって作製する発色構造体の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発色構造体を備える表示体。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発色構造体を備える発色シート。
10. 請求項９に記載の発色シートを備える成形体。

Images