JP2009216964A - Display member - Google Patents

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JP2009216964A
JP2009216964A JP2008060518A JP2008060518A JP2009216964A JP 2009216964 A JP2009216964 A JP 2009216964A JP 2008060518 A JP2008060518 A JP 2008060518A JP 2008060518 A JP2008060518 A JP 2008060518A JP 2009216964 A JP2009216964 A JP 2009216964A
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sphere
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structural color
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Aya Shirai
亜弥 白井
Tatsuya Nagase
達也 長瀬
Mitsutoshi Nakamura
光俊 中村
Motoi Nishimura
基 西村
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Konica Minolta Business Technologies Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display member capable of obtaining a display color obtained by a change in the structure color by a stimulus from outside with a high response speed and of restraining the degree of fluctuation (degradation) of the display color by environmental conditions, such as an aging effect, temperature, and humidity. <P>SOLUTION: This display member is made of a sphere and a matrix. A display layer to express the structure color is enclosed in a cell frame and exhibits a change in the structure color by a stimulus from outside. The cell frame has a deformable portion which is deformed by the stimulus from outside and exhibits a change in the structure color accordingly. A portion above the display layer in the cell frame is translucent. The display layer is a formed periodic structure on which a plurality of spherical layers with solid spheres regularly arranged in the plane direction are arranged regularly in the depth direction. The matrix is made of ionic liquid whose fusing point is 50°C or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサー、ディスプレイ、パネル、シート、ラベルなどとして利用することのできる、外部からの刺激を受けることにより構造色が変化する表示部材に関する。   The present invention relates to a display member that can be used as a sensor, a display, a panel, a sheet, a label, or the like, and whose structural color changes upon receiving an external stimulus.

近年、色素などの光の吸収によらない色表示の方法として、構造色を用いる方法が注目されている。構造色は、光の反射を利用するために高反射率で高い彩度が得られることや、褪色しにくいことなどの特性を有し、特に、センサーやディスプレイなどの表示部材としての利用が目されている。   In recent years, a method of using a structural color has attracted attention as a method for displaying colors that does not depend on absorption of light such as a pigment. The structural color has characteristics such as high reflectivity and high saturation due to the use of light reflection, and it is difficult to fade, and is especially used as a display member for sensors and displays. Has been.

このような構造色の特性を利用した表示部材として、固体粒子によって形成された周期構造体の粒子間に弾性体ゲルを充填させたものであって、外部からの刺激を受けたときに構造色が可逆的に変化するものが提案されている(特許文献1および特許文献2参照。)。   As a display member using such a structural color characteristic, an elastic gel is filled between particles of a periodic structure formed of solid particles, and the structural color when subjected to an external stimulus. Have been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示される表示部材においては、弾性体ゲルは水などの液体を多量に含有するものであるため、当該液体が経時変化や温度や湿度などの環境条件により揮発し、この揮発による体積変化が生じ、外部からの刺激を受けることにより構造色が変化して得られる表示色が劣化してしまう、という問題がある。また、これらの表示部材においては、外部からの刺激に対する構造色の変化について、未だ十分に高い応答速度が得られるとはいえない。   However, in the display members disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the elastic gel contains a large amount of liquid such as water, the liquid is subject to change over time and environmental conditions such as temperature and humidity. There is a problem that the liquid crystal is volatilized and a volume change occurs due to the volatilization, and the display color obtained by changing the structural color due to external stimulation is deteriorated. Moreover, in these display members, it cannot be said that a sufficiently high response speed is yet obtained with respect to changes in structural color in response to external stimuli.

また、構造色の特性を利用した表示部材として、例えば固体粒子によって形成された周期構造体の粒子間に気体、イオン液体を含む液体または固体物質を充填させたものであって、気体または液体を充填する場合には漏れのないようにセル枠内に封入したものが提案されている(特許文献3参照。)。   In addition, as a display member using the characteristic of structural color, for example, a gas or a liquid containing an ionic liquid or a solid substance is filled between particles of a periodic structure formed of solid particles, When filling, what was enclosed in the cell frame so that there may be no leakage is proposed (refer patent document 3).

しかしながら、このような表示部材は、構造色は発現するが、その構造色は変化しないものである。   However, such a display member exhibits a structural color but does not change its structural color.

特開2004−27195号公報JP 2004-27195 A 特開2006−28202号公報JP 2006-28202 A 特開2006−208453号公報JP 2006-208453 A

本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、外部からの刺激を受けることにより構造色が変化して得られる表示色を高い応答速度で得ることができ、かつ、経時変化や温度や湿度などの環境条件による表示色の変動(劣化)の程度が小さく抑制される表示部材を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to obtain a display color obtained by changing a structural color by receiving an external stimulus at a high response speed. Another object of the present invention is to provide a display member that is capable of suppressing the degree of change (deterioration) in display color due to changes over time and environmental conditions such as temperature and humidity.

本発明の表示部材は、球体およびマトリックスよりなり、構造色を発現する表示層が、セル枠内に封入されてなる構成を有し、外部からの刺激を受けることにより構造色変化を生じる表示部材であって、
前記セル枠が、前記外部からの刺激を受けることにより変形を生じ、これに伴って構造色変化を生じさせる可変形部位を有し、
当該セル枠における表示層の上方に位置する部分が透光性を有するものであり、
前記マトリックスが、融点が50℃以下であるイオン液体により形成されていることを特徴とする。
The display member of the present invention includes a sphere and a matrix, and has a configuration in which a display layer that expresses a structural color is enclosed in a cell frame, and generates a structural color change by receiving an external stimulus. Because
The cell frame has a deformable portion that undergoes deformation by receiving the external stimulus, and causes a structural color change along with this,
The part located above the display layer in the cell frame has translucency,
The matrix is formed of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or lower.

本発明の表示部材においては、前記セル枠を構成するすべての材料が、前記イオン液体による揮発成分の透過率が1質量%以下のものであることが好ましい。   In the display member of the present invention, it is preferable that all materials constituting the cell frame have a transmittance of volatile components by the ionic liquid of 1% by mass or less.

また、本発明の表示部材においては、球体の屈折率とマトリックスの屈折率との差の絶対値が、0.02〜2.0であることが好ましい。   In the display member of the present invention, the absolute value of the difference between the refractive index of the sphere and the refractive index of the matrix is preferably 0.02 to 2.0.

また、本発明の表示部材においては、球体の平均粒径が50〜500nmであることが好ましい。   Moreover, in the display member of this invention, it is preferable that the average particle diameter of a sphere is 50-500 nm.

構造色とは、色素などの光の吸収による色ではなく、周期構造などによる選択的な光の反射による色であり、薄膜干渉、光散乱(レイリー散乱、ミー散乱)、多層膜干渉、回折、回折格子、フォトニック結晶などによるものを挙げることができる。
本発明の表示部材における構造色としては、例えば下記式(1)で表される色を代表的な色として表示することができる。
なお、下記式(1)および下記式(2)は近似式であり、実際上はこれらの計算値に完全には合致しない場合もある。
式(1):λ=2nD(cosθ)
〔ただし、上記式(1)において、λは構造色のピーク波長、nは下記式(2)で表される表示層の屈折率、Dは球体層の層間隔、θは表示部材の垂線との観察角である。〕
式(2):n={na・c}+{nb・(1−c)}
〔ただし、上記式(2)において、naは球体の屈折率、nbはマトリックスの屈折率、cは表示層における球体の体積率である。〕
The structural color is not a color due to light absorption such as a dye, but a color due to selective light reflection due to a periodic structure, etc., and is a thin film interference, light scattering (Rayleigh scattering, Mie scattering), multilayer film interference, diffraction, Examples thereof include a diffraction grating and a photonic crystal.
As a structural color in the display member of the present invention, for example, a color represented by the following formula (1) can be displayed as a representative color.
In addition, the following formula (1) and the following formula (2) are approximate formulas, and in practice, these calculated values may not completely match.
Formula (1): λ = 2 nD (cos θ)
[In the above formula (1), λ is the peak wavelength of the structural color, n is the refractive index of the display layer represented by the following formula (2), D is the spacing between the spherical layers, and θ is the perpendicular of the display member. Is the observation angle. ]
Formula (2): n = {na · c} + {nb · (1-c)}
[In the above formula (2), na is the refractive index of the sphere, nb is the refractive index of the matrix, and c is the volume ratio of the sphere in the display layer. ]

本発明の表示部材によれば、外部からの刺激を受けることによってセル枠の可変形部位が変形し、この可変形部位の変形に伴い構造色を発現する表示層の構造が変化するため、構造色を変化させることができる。
そして、この表示部材によれば、マトリックスが、揮発成分を生じにくいという特性を有するイオン液体より形成されているために、長期間にわたって使用したり、高温低湿環境下などの過酷な環境下で使用する場合であっても、その表示色の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、長期間にわたって良好な表示特性を得ることができる。
さらに、この表示部材によれば、マトリックスが融点が50℃以下であるイオン液体よりなり、当該イオン液体は通常の使用環境下(室温)において液体またはやわらかい固体であるために、表示色が高い応答速度が得られる。
According to the display member of the present invention, the deformable part of the cell frame is deformed by receiving an external stimulus, and the structure of the display layer that expresses the structural color changes with the deformation of the deformable part. The color can be changed.
And according to this display member, since the matrix is formed from an ionic liquid having the property of hardly generating volatile components, it can be used for a long period of time or in a severe environment such as a high temperature and low humidity environment. Even in this case, the degree of deterioration of the display color can be suppressed to a low level, and therefore, good display characteristics can be obtained over a long period of time.
Furthermore, according to this display member, since the matrix is made of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or less, and the ionic liquid is a liquid or a soft solid under a normal use environment (room temperature), a response with a high display color. Speed is obtained.

また、本発明の表示部材が、そのセル枠の材料が揮発成分に対する特定の低い透過率を有するものに特定されている場合は、例えイオン液体による揮発成分が発生したとしても、セル枠がこれを透過させにくいために、その表示特性の変化の程度をさらに小さく抑制することができる。   In addition, when the display member of the present invention is specified to have a material with a specific low transmittance with respect to volatile components, even if a volatile component due to ionic liquid is generated, Therefore, the degree of change in the display characteristics can be further reduced.

以下、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明の表示部材は、図1(a)に示されるように、構造色を発現する表示層10がセル枠20中に封入されてなる構成を有し、外部からの刺激(以下、「外部刺激」という。)を受けることにより構造色変化を生じる表示部材である。
セル枠20は、当該セル枠20における表示層10の上方に位置する部分が透光性を有するものであり、外部刺激を受けることにより変形を生じる可変形部位(図1においてはスペーサー部材23)を有し、当該可変形部位の変形に伴って構造色変化が生じる。表示層10は、融点が50℃以下であるイオン液体により形成された、液体状または可変形性を有する固体状のマトリックスM中に、固体の球体12が面方向に規則的に配された球体層15が複数、厚み方向に規則的に配された周期構造体16が形成されているものである。
なお、この実施の形態において、可変形部位は、スペーサー部材23の全体として説明するが、可変形部位は例えばスペーサー部材23の一部分であってもよい。
As shown in FIG. 1 (a), the display member of the present invention has a configuration in which a display layer 10 that expresses a structural color is enclosed in a cell frame 20, and an external stimulus (hereinafter referred to as “external”). It is a display member that causes a structural color change by receiving a stimulus.
The cell frame 20 has a translucent portion located above the display layer 10 in the cell frame 20 and is deformable by receiving an external stimulus (spacer member 23 in FIG. 1). The structural color changes with the deformation of the deformable part. The display layer 10 is a sphere in which solid spheres 12 are regularly arranged in a plane direction in a liquid or deformable solid matrix M formed of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or less. A periodic structure 16 in which a plurality of layers 15 are regularly arranged in the thickness direction is formed.
In this embodiment, the deformable portion is described as a whole of the spacer member 23, but the deformable portion may be a part of the spacer member 23, for example.

〔表示層〕
表示部材の表示層10は、マトリックスM中に周期構造体16が形成されてなるものであり、表示層10においてこのような周期構造が形成されていることにより、可視域光の照射によって有彩色が視感される。
[Display layer]
The display layer 10 of the display member is formed by forming the periodic structure 16 in the matrix M. Since such a periodic structure is formed in the display layer 10, a chromatic color is generated by irradiation with visible light. Is felt.

表示層10は、具体的には、図1に示されるように、例えば固体の粒子よりなる球体12同士が面方向に規則的に配されて形成される球体層15が、厚み方向においても球体12同士が規則的に配された構成を有する。
この球体層15は、光が入射する方向に対して一方向に規則的に球体12が配列された構成を有している。
Specifically, as shown in FIG. 1, the display layer 10 includes a sphere layer 15 formed by regularly arranging spheres 12 made of solid particles, for example, in the plane direction. Twelve are regularly arranged.
The sphere layer 15 has a configuration in which spheres 12 are regularly arranged in one direction with respect to the direction in which light enters.

表示部材においては、球体12の屈折率とマトリックスMの屈折率との差の絶対値(以下、「屈折率差」という。)が、0.02〜2.0であることが好ましく、より好ましくは0.1〜1.6である。
この屈折率差が0.02未満である場合は、構造色が発色しにくくなり、この屈折率差が2.0より大きい場合は、光散乱が大きく生じることによって構造色が白濁化してしまう。
In the display member, the absolute value of the difference between the refractive index of the sphere 12 and the refractive index of the matrix M (hereinafter referred to as “refractive index difference”) is preferably 0.02 to 2.0, and more preferably. Is 0.1 to 1.6.
When this difference in refractive index is less than 0.02, the structural color is difficult to develop. When this difference in refractive index is greater than 2.0, the structural color becomes clouded due to large light scattering.

表示層10の厚みは、用途によって異なるが、例えば0.1〜100μmとすることができる。   Although the thickness of the display layer 10 changes with uses, it can be 0.1-100 micrometers, for example.

表示層10における球体層15の厚みは、例えば0.1〜100μmであることが好ましい。
球体層の厚みが0.1μm未満である場合は、得られる構造色の色が薄いものとなり、一方、球体層の厚みが100μmよりも大きい場合は、光散乱が大きく生じることによって構造色が白濁化してしまう。
The thickness of the spherical layer 15 in the display layer 10 is preferably 0.1 to 100 μm, for example.
When the thickness of the sphere layer is less than 0.1 μm, the resulting structural color is light. On the other hand, when the thickness of the sphere layer is greater than 100 μm, the structural color becomes cloudy due to large light scattering. It will become.

表示層10における球体層15の周期数は、少なくとも1以上である必要があり、好ましくは5〜500である。
周期数が1未満である場合は、表示層が構造色を発現するものとすることができない。
The number of cycles of the spherical layer 15 in the display layer 10 needs to be at least 1 or more, preferably 5 to 500.
When the number of periods is less than 1, the display layer cannot exhibit a structural color.

〔構造色〕
構造色は、ブラッグの法則、スネルの法則より、下記式(1)で表される波長の色とされる。
式(1):λ=2nD(cosθ)
この式(1)において、λは構造色のピーク波長、nは下記式(2)で表される表示層10の屈折率、Dは球体層15の層間隔、θは表示部材の垂線との観察角である。
式(2):n={na・c}+{nb・(1−c)}
この式(2)において、naは球体12の屈折率、nbはマトリックスMの屈折率、cは表示層10における球体12の体積率である。
[Structural color]
The structural color is a color having a wavelength represented by the following formula (1) based on Bragg's law and Snell's law.
Formula (1): λ = 2 nD (cos θ)
In this formula (1), λ is the peak wavelength of the structural color, n is the refractive index of the display layer 10 represented by the following formula (2), D is the spacing between the spherical layers 15, and θ is the perpendicular of the display member. It is an observation angle.
Formula (2): n = {na · c} + {nb · (1-c)}
In this formula (2), na is the refractive index of the sphere 12, nb is the refractive index of the matrix M, and c is the volume ratio of the sphere 12 in the display layer 10.

本発明の表示部材おいては、図1(b)に示されるように、外部刺激(図1においては押圧力P)を受けることによりセル枠20の可変形部位(スペーサー部材23)が変形することに伴ってマトリックスMが変容し、これによりマトリックスM中における球体層15の位置が厚み方向に変位して層間隔Dが変化し、その結果、構造色変化を生ずる。外部刺激を受けた際、セル枠20内の空間の体積は変化しない。ここに、マトリックスMの変容による層間隔Dの変化とは、マトリックスMの変容に伴って球体12が変形した結果の変化も含むものである。この球体12の変形の影響は微細であると考えられる。
そして、層間隔Dが変化することにより、構造色のピーク波長λが変化、すなわち外部刺激を受けた後の構造色が変化する。
なお、本発明の表示部材は、外部刺激により、初期の構造色を発現する構造から、新たな構造色を発現する秩序立った構造へと変化するものであって、初期の構造からランダムに変化して秩序を失い構造色が発現しなくなるものではない。
In the display member of the present invention, as shown in FIG. 1B, the deformable portion (spacer member 23) of the cell frame 20 is deformed by receiving an external stimulus (pressing force P in FIG. 1). Along with this, the matrix M is transformed, whereby the position of the spherical layer 15 in the matrix M is displaced in the thickness direction and the layer interval D is changed, resulting in a structural color change. When receiving an external stimulus, the volume of the space in the cell frame 20 does not change. Here, the change in the layer interval D due to the transformation of the matrix M includes a change resulting from the deformation of the sphere 12 with the transformation of the matrix M. It is considered that the influence of the deformation of the sphere 12 is fine.
As the layer distance D changes, the peak wavelength λ of the structural color changes, that is, the structural color after receiving an external stimulus.
The display member of the present invention changes from a structure that develops an initial structural color to an ordered structure that develops a new structural color by an external stimulus, and changes randomly from the initial structure. Therefore, it does not lose order and prevent structural colors from appearing.

表示層10における層間隔Dは、外部刺激を受ける前後にかかわらず、50〜500nmであることが好ましい。
層間隔Dが50nm未満である場合は、明確に視認できるほどの構造色変化が得られないおそれがあり、一方、層間隔Dが500nmよりも大きい場合は、得られる表示層が構造色を発現するものとならないおそれがある。
The layer interval D in the display layer 10 is preferably 50 to 500 nm regardless of whether the layer is subjected to external stimulation.
If the layer spacing D is less than 50 nm, there is a risk that the structural color change is clearly not visible. On the other hand, if the layer spacing D is larger than 500 nm, the resulting display layer exhibits a structural color. There is a risk that it will not be.

ここに、構造色のピーク波長λは、例えば分光測色計「CM−3600d」(コニカミノルタセンシング社製)を用い、観察角θが8°の条件で測定されるものとすることができる。
そして、この構造色のピーク波長λから、上記式(1)を用いて層間隔Dを算出することができる。
Here, the peak wavelength λ of the structural color can be measured using, for example, a spectrocolorimeter “CM-3600d” (manufactured by Konica Minolta Sensing) under the condition that the observation angle θ is 8 °.
The layer distance D can be calculated from the peak wavelength λ of the structural color using the above formula (1).

本発明において、外部刺激とは、セル枠20の可変形部位(スペーサー部材23)を変形させ、これに伴ってマトリックスMを変容させて上記式(1)における層間隔Dを変化させる力をいい、具体的には、圧力、引っ張り応力などが挙げられる。
本発明の表示部材は、外部刺激の大きさに基づいて、変化後の構造色が決定される。
外部刺激とは、その大きさに具体的な規定はないが、表示層10が示す上記式(1)における構造色のピーク波長λを30nm以上変化させうるものをいうことが好ましい。
In the present invention, the external stimulus refers to a force that deforms the deformable portion (spacer member 23) of the cell frame 20 and transforms the matrix M along with this to change the layer interval D in the above formula (1). Specific examples include pressure and tensile stress.
In the display member of the present invention, the structural color after the change is determined based on the magnitude of the external stimulus.
The external stimulus is not specifically defined in its size, but preferably refers to a substance that can change the peak wavelength λ of the structural color in the above formula (1) indicated by the display layer 10 by 30 nm or more.

本発明の表示部材において、その構造色および/または外部刺激を受けた後の構造色は、可視域にピーク波長を有する色に限らず、紫外域または赤外域にピーク波長を有する色であってもよい。
このような紫外域または赤外域にピーク波長を有する色の表示部材は、例えば、紫外線または赤外線を認識できる検出装置などに組み込んだ状態でセンサーとして使用することができる。
In the display member of the present invention, the structural color and / or the structural color after receiving an external stimulus is not limited to a color having a peak wavelength in the visible region, but a color having a peak wavelength in the ultraviolet region or the infrared region. Also good.
Such a color display member having a peak wavelength in the ultraviolet region or the infrared region can be used as a sensor in a state where the display member is incorporated in a detection device capable of recognizing ultraviolet rays or infrared rays, for example.

〔球体〕
本発明において、球体とは、3次元において球体形状を有する物質のことであり、真球に限定されるものではなく、おおよそ球体形状を有すればよい。この物質は、固体状であって、マトリックスMの屈折率と異なる屈折率を有するものとされる。
〔sphere〕
In the present invention, a sphere is a substance having a sphere shape in three dimensions, and is not limited to a true sphere, but may be approximately a sphere shape. This substance is solid and has a refractive index different from that of the matrix M.

表示層10を構成する球体12を構成する材料は、用途に応じて、さらにマトリックスMを形成すべきイオン液体との組み合わせによって、適宜に選択することができる。
具体的には、その屈折率がマトリックスMの屈折率と異なるものであること、マトリックスMを形成すべきイオン液体と非相溶性であることが必要とされる。
また、表示層10を構成する球体12は、マトリックスMを形成すべきイオン液体との親和性の高い材料よりなることが好ましい。
The material which comprises the spherical body 12 which comprises the display layer 10 can be suitably selected by a combination with the ionic liquid which should form the matrix M further according to a use.
Specifically, the refractive index is required to be different from the refractive index of the matrix M and to be incompatible with the ionic liquid to form the matrix M.
Further, the spheres 12 constituting the display layer 10 are preferably made of a material having a high affinity with the ionic liquid for forming the matrix M.

表示層10を構成する球体12としては、種々のものを挙げることができる。
具体的には例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸(イソ)プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル系単量体;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸などのカルボン酸単量体などの重合性単量体のうちの1種を重合した粒子、または2種以上を共重合した有機粒子を挙げることができる。
また、重合性単量体に架橋性単量体を加えて重合した有機粒子であってもよく、架橋性単量体としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどを挙げることができる。
また例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅などの無機酸化物および複合酸化物などや、ガラス、セラミックスなどにより形成された無機粒子を挙げることができる。
また例えば、上記の有機粒子または無機粒子をコア粒子として、これの表面に当該コア粒子を構成する材料と異なる材料のシェル層が形成されてなるコア−シェル型粒子を挙げることができる。シェル層は、金属微粒子、チタニアなどよりなる金属酸化物微粒子、チタニアなどよりなる金属酸化物ナノシートなどを用いて形成することができる。
さらに例えば、上記のコア−シェル型粒子から、焼成、抽出などの方法によってコア粒子を除去することにより得られる中空型粒子を挙げることができる。
これらの粒子のうち、有機粒子が好適に用いられる。
Various things can be mentioned as the spherical body 12 constituting the display layer 10.
Specifically, for example, styrene monomers such as styrene, methylstyrene, methoxystyrene, butylstyrene, phenylstyrene, chlorostyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, (iso) propyl acrylate, butyl acrylate, acrylic Acrylic acid ester or methacrylic acid ester monomer such as hexyl acid, octyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, ethyl hexyl methacrylate; acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumarate The particle | grains which superposed | polymerized 1 type in polymerizable monomers, such as carboxylic acid monomers, such as an acid, or the organic particle which copolymerized 2 or more types can be mentioned.
Alternatively, organic particles obtained by adding a crosslinkable monomer to a polymerizable monomer and polymerizing may be used. Examples of the crosslinkable monomer include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and trimethylol. Examples thereof include propane trimethacrylate.
Moreover, for example, inorganic oxides and composite oxides such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, and copper oxide, inorganic particles formed of glass, ceramics, and the like can be given.
Further, for example, core-shell type particles in which the above organic particles or inorganic particles are used as core particles, and a shell layer made of a material different from the material constituting the core particles is formed on the surface thereof. The shell layer can be formed using metal fine particles, metal oxide fine particles made of titania, metal oxide nanosheets made of titania, or the like.
Further examples include hollow particles obtained by removing the core particles from the core-shell particles by a method such as firing or extraction.
Of these particles, organic particles are preferably used.

球体12の平均粒径は、当該球体12の屈折率およびマトリックスMの屈折率との関係において設定する必要があり、さらに少なくともその分散液が安定したコロイド溶液となる大きさであることが好ましいところ、例えば50〜500nmであることが好ましい。
球体12の平均粒径が上記の範囲にあることにより、その分散液を安定したコロイド溶液とすることができ、また、得られる表示部材において発現する構造色が近紫外〜可視〜近赤外域にピーク波長を有する色となる。
The average particle diameter of the sphere 12 needs to be set in relation to the refractive index of the sphere 12 and the refractive index of the matrix M, and at least preferably has a size that makes the dispersion into a stable colloidal solution. For example, it is preferable that it is 50-500 nm.
When the average particle diameter of the spheres 12 is in the above range, the dispersion liquid can be made into a stable colloid solution, and the structural color expressed in the obtained display member is in the near ultraviolet to visible to near infrared region. The color has a peak wavelength.

また、粒径分布を表すCV値は10以下であることが好ましく、より好ましくは8以下、特に好ましくは5以下である。
CV値が10より大きい場合は、マトリックス中において球体による球体層を規則的に配することができず、その結果、構造色を発現する表示部材を得られないおそれがある。
平均粒径は、走査型電子顕微鏡「JSM−7410」(日本電子社製)を用いて50,000倍の写真を撮影し、この写真画像における球体200個について、それぞれ最大長を測定し、その個数平均値を算出することにより、得られるものである。ここに、「最大長」とは、球体の周上の任意の2点による2点間距離のうち、最大のものをいう。
なお、球体が凝集体として撮影される場合には、凝集体を形成する一次粒子(球体)の最大長を測定するものとする。
CV値は、個数基準の粒度分布における標準偏差および上記の平均粒径の値を用いて下記式(CV)より算出されるものである。
式(CV):CV値(%)=((標準偏差)/(平均粒径))×100
The CV value representing the particle size distribution is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and particularly preferably 5 or less.
When the CV value is larger than 10, the spherical layer of spheres cannot be regularly arranged in the matrix, and as a result, there is a possibility that a display member that expresses a structural color cannot be obtained.
The average particle size was obtained by taking a photo of 50,000 times using a scanning electron microscope “JSM-7410” (manufactured by JEOL Ltd.), measuring the maximum length of each of the 200 spheres in this photographic image, It is obtained by calculating the number average value. Here, the “maximum length” refers to the maximum distance between two points by any two points on the circumference of the sphere.
When the sphere is photographed as an aggregate, the maximum length of primary particles (sphere) that form the aggregate is measured.
The CV value is calculated from the following formula (CV) using the standard deviation in the number-based particle size distribution and the above average particle size value.
Formula (CV): CV value (%) = ((standard deviation) / (average particle size)) × 100

球体12の屈折率は公知の種々の方法で測定することができるところ、本発明における球体12の屈折率は、液浸法によって測定した値とする。
球体12の屈折率の具体的な例としては、例えばポリスチレンが1.59、ポリメタクリル酸メチルが1.49、ポリエステルが1.60、フッ素変性ポリメタクリル酸メチルが1.40、ポリスチレン・ブタジエン共重合が1.56、ポリアクリル酸メチルが1.48、ポリアクリル酸ブチルが1.47、シリカが1.45、酸化チタン(アナターゼ型)が2.52、酸化チタン(ルチル型)が2.76、酸化銅が2.71、酸化アルミニウムが1.76、硫酸バリウムが1.64、酸化第二鉄が3.08である。
The refractive index of the sphere 12 can be measured by various known methods, and the refractive index of the sphere 12 in the present invention is a value measured by an immersion method.
Specific examples of the refractive index of the sphere 12 include, for example, 1.59 for polystyrene, 1.49 for polymethyl methacrylate, 1.60 for polyester, 1.40 for fluorine-modified polymethyl methacrylate, and polystyrene / butadiene. Polymerization 1.56, polymethyl acrylate 1.48, polybutyl acrylate 1.47, silica 1.45, titanium oxide (anatase type) 2.52, titanium oxide (rutile type) 2. 76, copper oxide is 2.71, aluminum oxide is 1.76, barium sulfate is 1.64, and ferric oxide is 3.08.

球体層15を構成する球体12は、単一組成の単一物であっても複合物であってもよいが、球体の表面に球体同士を接着させる物質が付着されたものとしてもよく、あるいは、球体の内部に球体同士を接着させる物質が導入されたものとしてもよい。このような接着物質を用いることによって、球体層15を形成する際に自己配列などを生じにくい物質による球体であっても、球体同士を接着させることができる。また、屈折率が高い材料によって球体を形成する場合は低屈折率物質を内添するなどしてもよい。   The sphere 12 constituting the sphere layer 15 may be a single composition or a single composition, but may be one in which a substance for adhering the spheres is attached to the surface of the sphere, or In addition, a substance for adhering the spheres may be introduced into the sphere. By using such an adhesive substance, the spheres can be bonded to each other even if the spheres are made of a substance that hardly causes self-alignment when the sphere layer 15 is formed. Further, when the sphere is formed of a material having a high refractive index, a low refractive index substance may be internally added.

球体層15を構成する球体12は、球体層15を形成させる際に規則配列させやすいことから、単分散性の高いものであることが好ましい。
単分散性の高い球体を得るために、球体が有機物による粒子である場合は、球体は、通常一般的に用いられるソープフリー乳化重合法、懸濁重合法、乳化重合などの重合法によって得ることが好ましい。
The spheres 12 constituting the sphere layer 15 are preferably highly monodispersed because they are easily arranged regularly when the sphere layer 15 is formed.
To obtain highly monodispersed spheres, if the spheres are particles of organic matter, the spheres should be obtained by polymerization methods such as commonly used soap-free emulsion polymerization methods, suspension polymerization methods, and emulsion polymerizations. Is preferred.

粒子12は、マトリックスMとの親和性を高いものとするために、各種の表面処理を行ってもよい。   The particles 12 may be subjected to various surface treatments in order to increase the affinity with the matrix M.

〔マトリックス〕
表示層10中のマトリックスMは、融点が50℃以下、好ましくは20℃以下のイオン液体により形成されている。このような融点のイオン液体は、室温(25℃)で液体状または可変形性を有する固体状であるものである。
〔matrix〕
The matrix M in the display layer 10 is formed of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or lower. An ionic liquid having such a melting point is a liquid or a solid having a deformable property at room temperature (25 ° C.).

本発明におけるマトリックスMを形成すべきイオン液体としては、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオンなどの陽イオンと、BF4−やPF6−などの陰イオンからなる有機化合物塩が挙げられる。 Examples of the ionic liquid to form the matrix M in the present invention include organic compound salts composed of cations such as imidazolium ions and pyridinium ions and anions such as BF 4− and PF 6− .

イオン液体の具体例としては、
1,3−ジメチルイミダゾリウムジメチルホスファート(<−65℃)
1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート(38℃)
1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(32℃)
1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(−2℃)
1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート(7℃)
1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート(16℃)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウム2−(2−メトキシエトキシ)エチルスルファート(<−65℃)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(−15℃)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムエチルスルファート(−65℃)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウム−p−トルエンスルホナート(37℃)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(15℃)
1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(−81℃)
1−ブチル−4−メチルピリジニウムヘキサフルオロホスファート(48℃)
1−エチル−3−(ヒドロキシメチル)ピリジニウムエチルスルファート(<−65℃)
1−エチル−3−メチルピリジニウムエチルスルファート(<−65℃)
メチルトリ−n−オクチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(−75℃)
1−ブチル−4−メチルピリジニウムヘキサフルオロホスファート(43℃)
1−エチル−3−(ヒドロキシメチル)ピリジニウムエチルスルファート(<−65℃)
1−エチル−3−メチルピリジニウムエチルスルファート(<−65℃)などが挙げられる。これらのイオン液体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、上記に例示したイオン液体の融点を、( )内に示した。
As a specific example of the ionic liquid,
1,3-dimethylimidazolium dimethyl phosphate (<−65 ° C.)
1-butyl-2,3-dimethylimidazolium hexafluorophosphate (38 ° C.)
1-butyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate (32 ° C.)
1-butyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (-2 ° C.)
1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (7 ° C.)
1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (16 ° C.)
1-ethyl-3-methylimidazolium 2- (2-methoxyethoxy) ethyl sulfate (<−65 ° C.)
1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (-15 ° C.)
1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate (−65 ° C.)
1-ethyl-3-methylimidazolium-p-toluenesulfonate (37 ° C.)
1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (15 ° C.)
1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (−81 ° C.)
1-butyl-4-methylpyridinium hexafluorophosphate (48 ° C.)
1-ethyl-3- (hydroxymethyl) pyridinium ethyl sulfate (<−65 ° C.)
1-ethyl-3-methylpyridinium ethyl sulfate (<−65 ° C.)
Methyltri-n-octylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (−75 ° C.)
1-butyl-4-methylpyridinium hexafluorophosphate (43 ° C.)
1-ethyl-3- (hydroxymethyl) pyridinium ethyl sulfate (<−65 ° C.)
1-ethyl-3-methylpyridinium ethyl sulfate (<−65 ° C.) and the like. These ionic liquids may be used alone or in combination of two or more.
The melting points of the ionic liquids exemplified above are shown in parentheses.

マトリックスMを形成すべきイオン液体としては、用途に応じて、さらに球体層15を構成する球体12の材料との組み合わせによって、適宜に選択することができる。
具体的には、その屈折率が球体12の屈折率と異なるものであること、球体12を構成する材料と非相溶性であることが必要とされる。
また、マトリックスMを形成すべきイオン液体としては、球体12との親和性の高い材料よりなることが好ましい。
The ionic liquid that should form the matrix M can be appropriately selected depending on the application and further by the combination with the material of the sphere 12 constituting the sphere layer 15.
Specifically, the refractive index is required to be different from the refractive index of the sphere 12 and to be incompatible with the material constituting the sphere 12.
The ionic liquid to form the matrix M is preferably made of a material having a high affinity with the sphere 12.

マトリックスMの屈折率は、公知の種々の方法で測定することができるところ、本発明におけるマトリックスMの屈折率は、別個にマトリックスMのみをセル枠20内に封入し、これをアッベ屈折率計にて測定した値とされる。   Although the refractive index of the matrix M can be measured by various known methods, the refractive index of the matrix M in the present invention is such that only the matrix M is separately enclosed in the cell frame 20, and this is the Abbe refractometer. The value measured at.

〔セル枠〕
表示部材のセル枠20は、少なくともその一部が透光性のものであって、具体的には、例えば上部基板21と下部基板22とが枠状のスペーサー部材23を介して配置されてなるものであり、セル枠20内部の空間は外部から区画されている。
[Cell frame]
At least a part of the cell frame 20 of the display member is translucent. Specifically, for example, an upper substrate 21 and a lower substrate 22 are arranged via a frame-shaped spacer member 23. The space inside the cell frame 20 is partitioned from the outside.

そして、このセル枠20のスペーサー部材23は、外部刺激を受けることにより変形を生じ、これに伴って表示層10に構造色変化を生じさせる可変形部位とされている。
本発明の表示部材においては、外部刺激を受けることにより生じる変形は、可逆的なものであっても不可逆的なものであってもよい。
The spacer member 23 of the cell frame 20 is deformed by receiving an external stimulus and is a deformable portion that causes a structural color change in the display layer 10 along with the deformation.
In the display member of the present invention, the deformation caused by receiving an external stimulus may be reversible or irreversible.

可変形部位であるスペーサー部材23を構成する材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどのポリエステル、ナイロン6、ナイロン12などのポリアミド、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体またはそのけん化物、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、セルロース、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリシリコンおよびこれらの共重合体などが挙げられる。これらのうち、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリシリコンなどが好ましい。   Examples of the material constituting the spacer member 23 that is a deformable portion include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalate, polyamides such as nylon 6 and nylon 12, Polyvinyl chloride, ethylene vinyl acetate copolymer or saponified product thereof, polystyrene, polycarbonate, polysulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, cellulose, cellulose acetate, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol , Polysilicon and copolymers thereof. Of these, polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and polysilicon are preferable.

スペーサー部材23が外部刺激を受けることにより不可逆的に変形する場合にこれを構成する材料としては、降伏点から破断点までの間に塑性変形するものが挙げられ、具体的には、(低密度)ポリエチレン、ポリスチレン、ゼラチンなどが挙げられる。   When the spacer member 23 is irreversibly deformed by receiving an external stimulus, a material constituting the spacer member 23 is a material that plastically deforms between the yield point and the break point. ) Polyethylene, polystyrene, gelatin and the like.

スペーサー部材23としては、例えば上記の材料が厚み(図1における上下方向)0.5〜200μm、幅(図1における左右方向)10〜500μmの形状を有するよう成型されたものなどを用いることができる。   As the spacer member 23, for example, a material obtained by molding the above material so as to have a thickness (vertical direction in FIG. 1) of 0.5 to 200 μm and a width (horizontal direction in FIG. 1) of 10 to 500 μm is used. it can.

上部基板21および下部基板22としては、例えばガラス、セラミックスやポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のフィルムやシートなどを使用することができる。
表示層10を球体12の水分散液を用いて作製する場合は、上部基板21および下部基板22としては、表面の水に対する接触角はある程度低いものが好ましく、また、表面平滑性は高いものが好ましいことから、適宜の表面処理を行うことができる。また、ブラスト処理などを行って球体が付着し易い状態にして使用することもできる。
As the upper substrate 21 and the lower substrate 22, for example, glass, ceramics, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) film or sheet can be used.
When the display layer 10 is produced using an aqueous dispersion of the sphere 12, the upper substrate 21 and the lower substrate 22 preferably have a surface contact angle with water that is somewhat low, and have a high surface smoothness. Since it is preferable, an appropriate surface treatment can be performed. Moreover, it can be used in a state where the spheres are easily attached by performing blasting or the like.

セル枠20は、これを構成するすべての材料が、マトリックスMを形成すべきイオン液体による揮発成分の透過率が1質量%以下のものよりなることが好ましい。
また、セル枠20の大きさは、幅(図1における左右方向)×奥行き(図1における紙面に垂直な方向)×厚み(図1における上下方向)が、20μm×20μm×20μm〜10cm×10cm×100μmの範囲であることが好ましい。
In the cell frame 20, it is preferable that all the materials constituting the cell frame 20 have a volatile component transmittance of 1% by mass or less by the ionic liquid that should form the matrix M.
The size of the cell frame 20 is 20 μm × 20 μm × 20 μm to 10 cm × 10 cm in width (horizontal direction in FIG. 1) × depth (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) × thickness (vertical direction in FIG. 1). It is preferable to be in the range of × 100 μm.

〔表示部材の製造方法〕
本発明の表示部材は、例えば球体12の水分散液を調製し、これをセル枠20の向かい合う2枚のスペーサー部材23,23を外した開口部からその中に毛管浸透などにより充填した後、乾燥させることによって周期構造体16を得、次いで、周期構造体16を構成する球体12間の間隙にマトリックスMを形成すべきイオン液体を充填した後、外した2枚のスペーサー部材23,23を再び設置して開口部を閉塞してセル枠20内に表示層10を形成することにより、得ることができる。
[Production method of display member]
The display member of the present invention is prepared, for example, by preparing an aqueous dispersion of the sphere 12 and filling it into the cell frame 20 by opening the two spacer members 23, 23 facing each other by capillary permeation or the like. The periodic structure 16 is obtained by drying, and then the gap between the spheres 12 constituting the periodic structure 16 is filled with the ionic liquid to form the matrix M, and then the removed two spacer members 23 and 23 are removed. It can be obtained by installing again and closing the opening to form the display layer 10 in the cell frame 20.

以上のような表示部材によれば、外部刺激を受けることによってセル枠20の可変形部位(スペーサー部材23)が変形し、この可変形部位(スペーサー部材23)の変形に伴い構造色を発現する表示層10の構造が変化するため、構造色を変化させることができる。
そして、この表示部材によれば、マトリックスMが、揮発成分を生じにくいという特性を有するイオン液体より形成されているために、長期間にわたって使用したり、高温低湿環境下などの過酷な環境下で使用する場合であっても、その表示色の劣化の程度を小さく抑制することができ、従って、長期間にわたって良好な表示特性を得ることができる。
さらに、この表示部材によれば、マトリックスMが融点が50℃以下であるイオン液体よりなり、当該イオン液体は通常の使用環境下(室温)において液体またはやわらかい固体であるために、表示色が高い応答速度が得られる。
According to the display member as described above, the deformable portion (spacer member 23) of the cell frame 20 is deformed by receiving an external stimulus, and a structural color is developed along with the deformation of the deformable portion (spacer member 23). Since the structure of the display layer 10 changes, the structural color can be changed.
And according to this display member, since the matrix M is formed from the ionic liquid which has the characteristic that it is hard to produce a volatile component, it is used for a long period of time, or in severe environments, such as a high-temperature, low-humidity environment. Even when it is used, the degree of deterioration of the display color can be suppressed to a small extent, and therefore, good display characteristics can be obtained over a long period of time.
Furthermore, according to this display member, since the matrix M is made of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or less, and the ionic liquid is a liquid or a soft solid under a normal use environment (room temperature), the display color is high. Response speed is obtained.

また、表示部材がそのセル枠の材料が揮発成分に対する特定の低い透過率を有するものに特定されている場合は、例えイオン液体による揮発成分が発生したとしても、セル枠がこれを透過させにくいために、その表示特性の変化の程度をさらに小さく抑制することができる。   Further, when the display member is specified to have a material having a specific low transmittance with respect to the volatile component, even if a volatile component due to the ionic liquid is generated, the cell frame hardly transmits the volatile component. Therefore, the degree of change in the display characteristics can be further reduced.

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の実施の形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、可変形部位は、セル枠を構成する部位であればスペーサー部材であることに限定されず、例えば図1における上部基板21および/または下部基板22であってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above examples, and various modifications can be made.
For example, the deformable portion is not limited to the spacer member as long as it is a portion constituting the cell frame, and may be, for example, the upper substrate 21 and / or the lower substrate 22 in FIG.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下において、平均粒径、CV値および屈折率の測定は、上述の方法と同様の方法によって行った。
また、以下において、周期構造体および表示部材の色の観察は、これらに垂直な正面方向から、目視にて行った。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. In the following, the average particle diameter, CV value, and refractive index were measured by the same method as described above.
In the following, the color of the periodic structure and the display member was visually observed from the front direction perpendicular to them.

<実施例1>
〔表示部材の作製例1〕
(セル枠の作製)
図1の構成に従って、可変形部位となる厚み50μm、幅100μmのポリエチレンよりなるスペーサー部材を介して、各々親水処理を施した厚み125μmの透明ポリエチレンテレフタレート(PET)板「ルミラー」(東レ社製)よりなる上部基板と下部基板とを積層させることにより、空間が区画されたセル枠〔1〕を作製した。このセル枠内の空間大きさは、幅(図1における左右方向の長さ)5cm、奥行き(図1における紙面に垂直な方向の長さ)5cm、厚み(図1における上下方向の長さ)50μmである。
<Example 1>
[Production Example 1 of Display Member]
(Production of cell frame)
According to the configuration of FIG. 1, a transparent polyethylene terephthalate (PET) plate “Lumirror” (manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 125 μm, each subjected to a hydrophilic treatment via a spacer member made of polyethylene having a thickness of 50 μm and a width of 100 μm to be a deformable part By stacking the upper substrate and the lower substrate, a cell frame [1] in which a space was partitioned was manufactured. The space size in the cell frame is 5 cm in width (length in the left-right direction in FIG. 1), 5 cm in depth (length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1), and thickness (length in the vertical direction in FIG. 1). 50 μm.

(球体の作製例1)
撹拌装置、加熱冷却装置、窒素導入装置、および原料・助剤仕込み装置を備えた反応容器に、スチレン100質量部、スチレンスルホン酸ナトリウム0.2質量部、イオン交換水360質量部を混合させた単量体溶液を仕込み、窒素気流下200rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を70℃に昇温させた。一方、過硫酸ナトリウム0.01質量部を水20質量部に溶解させた重合開始剤溶液を調製して反応溶液に投入し、24時間重合反応を行って単分散性の高い球体の分散液(以下、「球体分散液〔1〕」という。)を得た。この球体分散液〔1〕中の球体〔1〕は平均粒径が200nm、CV値が4.3であった。
(Production Example 1 of sphere)
100 parts by mass of styrene, 0.2 parts by mass of sodium styrenesulfonate, and 360 parts by mass of ion-exchanged water were mixed in a reaction vessel equipped with a stirrer, a heating / cooling device, a nitrogen introduction device, and a raw material / auxiliary charging device. The monomer solution was charged, and the internal temperature was raised to 70 ° C. while stirring at a stirring speed of 200 rpm under a nitrogen stream. On the other hand, a polymerization initiator solution in which 0.01 parts by mass of sodium persulfate was dissolved in 20 parts by mass of water was prepared and charged into the reaction solution, followed by a polymerization reaction for 24 hours to obtain a highly monodispersed sphere dispersion ( Hereinafter, “spherical dispersion [1]”) was obtained. The sphere [1] in the sphere dispersion [1] had an average particle size of 200 nm and a CV value of 4.3.

(周期構造体の形成)
上記の球体分散液〔1〕をイオン交換水で希釈して球体〔1〕の濃度を10質量%に調整した。この調製した分散液に、セル枠〔1〕の向かい合う2枚のスペーサー部材を外した開口部を浸潰し、この状態において室温で24時間静置し、当該分散液をその内部空間内に毛管浸透させた後、分散液から取り出したところ、構造色を発現するものであることが確認された。これを室温で3日間静置することにより乾燥させて、周期構造体〔1〕を形成させた。その後、外した2枚のスペーサー部材を再び設置した。
(Formation of periodic structure)
The sphere dispersion [1] was diluted with ion-exchanged water to adjust the concentration of the sphere [1] to 10% by mass. In this prepared dispersion, the opening from which the two spacer members facing each other of the cell frame [1] are removed is crushed and left in this state for 24 hours at room temperature, and the dispersion is permeated into the interior space by capillary passage. Then, when it was taken out from the dispersion liquid, it was confirmed that a structural color was developed. This was left to stand at room temperature for 3 days to dry, thereby forming a periodic structure [1]. Thereafter, the removed two spacer members were installed again.

(イオン液体の充填)
セル枠〔1〕の上部基板を外した開口部から、イオン液体として1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート「B2337」(東京化成工業社製、融点:16℃)1mLを滴下して周期構造体〔1〕における球体〔1〕間の間隙に隙間なく粒子同士が非接触となるまで充填した。その後、再度上部カバーで開口部を覆い、当該開口部の周囲をUV硬化樹脂で封止することにより表示部材〔1〕を作製した。この表示部材〔1〕は、緑色を呈するものであった。
(Ion liquid filling)
1 mL of 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate “B2337” (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 16 ° C.) is dropped as an ionic liquid from the opening of the cell frame [1] from which the upper substrate is removed. Thus, the periodic structure [1] was filled in the gaps between the spheres [1] until there was no contact between the particles. Thereafter, the opening was covered again with the upper cover, and the periphery of the opening was sealed with a UV curable resin, thereby producing a display member [1]. This display member [1] was green.

<実施例2>
表示部材の作製例1において、イオン液体として1−エチル−3−メチルイミダゾリウムエチルスルファート「E0650」(東京化成工業社製、融点:−65℃)を用いたことの他は同様にして、表示部材〔2〕を作製した。この表示部材〔2〕は、緑色を呈するものであった。
<Example 2>
In the production example 1 of the display member, 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate “E0650” (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: −65 ° C.) was used as the ionic liquid, A display member [2] was produced. This display member [2] exhibited green.

<実施例3>
表示部材の作製例1において、イオン液体として1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート「B2474」(東京化成工業社製、融点:38℃)を用いたことの他は同様にして、表示部材〔3〕を作製した。この表示部材〔3〕は、緑色を呈するものであった。
<Example 3>
In the display member production example 1, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium hexafluorophosphate “B2474” (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 38 ° C.) was used as the ionic liquid. Thus, a display member [3] was produced. This display member [3] exhibited green.

<実施例4>
表示部材の作製例1において、イオン液体として「B2337」/「E0650」(東京化成工業社製)の50/50混合物(それぞれ融点:16℃/−65℃)を用いたことの他は同様にして、表示部材〔4〕を作製した。この表示部材〔4〕は、緑色を呈するものであった。
<Example 4>
In the display member production example 1, a 50/50 mixture of “B2337” / “E0650” (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (melting point: 16 ° C./−65° C., respectively) was used as the ionic liquid. Thus, a display member [4] was produced. This display member [4] was green.

<実施例5>
表示部材の作製例1において、スペーサー部材としてポリ塩化ビニルよりなるものを用いたことの他は同様にして、表示部材〔5〕を作製した。この表示部材〔5〕は、緑色を呈するものであった。
<Example 5>
Display member [5] was manufactured in the same manner as in Display member manufacturing example 1 except that a spacer member made of polyvinyl chloride was used. This display member [5] was green.

<実施例6>
表示部材の作製例1において、球体分散液〔1〕の代わりに下記の球体分散液〔2〕を用いたことの他は同様にして、表示部材〔6〕を作製した。この表示部材〔6〕は、緑色を呈するものであった。
(球体の作製例2)
球体の作製例1において、過硫酸ナトリウムの量を0.03質量部に変更したことの他は同様にして、球体分散液〔2〕を得た。この球体分散液〔2〕中の球体〔2〕は平均粒径が510nm、CV値が5.1であった。
<Example 6>
Display member [6] was prepared in the same manner as in Display member production example 1 except that the following sphere dispersion liquid [2] was used instead of sphere dispersion liquid [1]. This display member [6] was green.
(Production example 2 of sphere)
Spherical dispersion liquid [2] was obtained in the same manner as in Sphere Production Example 1 except that the amount of sodium persulfate was changed to 0.03 parts by mass. The sphere [2] in the sphere dispersion [2] had an average particle size of 510 nm and a CV value of 5.1.

<実施例7>
表示部材の作製例1において、球体分散液〔1〕の代わりに下記の球体分散液〔3〕を用いたことの他は同様にして、表示部材〔7〕を作製した。この表示部材〔7〕は、青色を呈するものであった。
(球体の作製例3)
球体の作製例1において、単量体溶液として、スチレン100質量部、スチレンスルホン酸ナトリウム0.2質量部、ドデシル硫酸ナトリウム0.1質量部、イオン交換水360質量部を混合させたものを用い、重合開始剤溶液として過硫酸ナトリウム0.05質量部を水20質量部に溶解させた溶液を用いたことの他は同様にして、球体分散液〔3〕を得た。この球体分散液〔3〕中の球体〔3〕は平均粒径が45nm、CV値が6.0であった。
<Example 7>
Display member [7] was prepared in the same manner as in Display member production example 1, except that the following sphere dispersion liquid [3] was used instead of sphere dispersion liquid [1]. This display member [7] was blue.
(Production example 3 of sphere)
In the sphere production example 1, as a monomer solution, a mixture of 100 parts by mass of styrene, 0.2 parts by mass of sodium styrenesulfonate, 0.1 parts by mass of sodium dodecyl sulfate, and 360 parts by mass of ion-exchanged water was used. A spherical dispersion [3] was obtained in the same manner except that a solution obtained by dissolving 0.05 part by mass of sodium persulfate in 20 parts by mass of water was used as the polymerization initiator solution. The sphere [3] in the sphere dispersion [3] had an average particle size of 45 nm and a CV value of 6.0.

<比較例1>
表示部材の作製例1において、イオン液体の代わりにエタノール(関東化学社製、融点:−117℃)を用いたことの他は同様にして、表示部材〔8〕を作製した。この表示部材〔8〕は、青緑色を呈するものであった。
<Comparative Example 1>
Display member [8] was manufactured in the same manner as in Display member manufacturing example 1, except that ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., melting point: −117 ° C.) was used instead of the ionic liquid. This display member [8] exhibited blue-green.

<比較例2>
表示部材の作製例1において、イオン液体の代わりにポリアクリル酸ナトリウムを用い、これを80℃に加熱して溶融させた状態で充填したことの他は同様にして、表示部材〔9〕を作製した。この表示部材〔9〕は、緑色を呈するものであった。
<Comparative Example 2>
Display member [9] was manufactured in the same manner as in Display member manufacturing example 1, except that sodium polyacrylate was used instead of the ionic liquid, and this was heated and melted at 80 ° C. did. This display member [9] was green.

<比較例3>
表示部材の作製例1において、イオン液体として1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド「B2194」(東京化成工業社製、融点:65℃)を用いたことの他は同様にして、表示部材〔10〕を作製した。この表示部材〔10〕は、緑色を呈するものであった。
<Comparative Example 3>
In the display member production example 1, the display member [1] -butyl-3-methylimidazolium chloride “B2194” (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 65 ° C.) was used in the same manner. 10]. This display member [10] was green.

<比較例4>
表示部材の作製例1において、スペーザー部材として厚み50μm、幅5cmのガラスを用いたことの他は同様にして、表示部材〔11〕を作製した。この表示部材〔11〕は、緑色を呈するものであった。
<Comparative example 4>
Display member [11] was manufactured in the same manner as in Display member manufacturing example 1 except that glass having a thickness of 50 μm and a width of 5 cm was used as the spacer member. This display member [11] exhibited green.

<評価>
(1)外部刺激による構造色変化
以上の表示部材〔1〕〜〔11〕に対して、常温常湿環境(温度25℃、湿度50%RH)のブラックボックス内において、表示部材の垂直方向に30cm離間した位置からD65光源を用いて投光しながら、厚み方向に加圧試験機を用いて1kgf/sの速度で圧力を1秒間加え、その加圧状態を保持する加圧試験を行い、この加圧試験の様子を、表示部材の垂直方向から30°の方向に50cm離間した位置にあるブラックボックスの観察孔から任意に選んだ5人のモニターに目視で観察してもらうモニター試験〔A〕を行い、構造色の変化を認識したモニターの数によって評価した。なお、構造色の変化を認識したモニターの数が3人以上である場合が合格と判断される。結果を表1に示す。
<Evaluation>
(1) Structural color change due to external stimulus For the above display members [1] to [11], in a black box in a normal temperature and normal humidity environment (temperature 25 ° C., humidity 50% RH), While projecting using a D65 light source from a position separated by 30 cm, a pressure test is performed in a thickness direction using a pressure tester at a rate of 1 kgf / s for 1 second, and a pressure test is performed to maintain the pressure state. A monitor test in which the pressure test is visually observed by five monitors selected arbitrarily from the observation hole of the black box located at a distance of 50 cm in a direction 30 ° from the vertical direction of the display member [A And the number of monitors that recognized the change in the structural color was evaluated. In addition, the case where the number of the monitors which recognized the change of the structural color is 3 or more is judged as a pass. The results are shown in Table 1.

(2)外部刺激による構造色変化の応答速度
上記のモニター試験〔A〕を行い、構造色の変化が2秒以内に生じたと認識したモニターの数によって評価した。なお、構造色の変化が2秒以内に生じたと認識したモニターの数が3人以上である場合が合格と判断される。結果を表1に示す。
(2) Response speed of structural color change due to external stimulus The above monitor test [A] was performed, and evaluation was performed based on the number of monitors recognized that the structural color change occurred within 2 seconds. In addition, the case where the number of the monitors recognized that the change of the structural color has occurred within 2 seconds is three or more is determined to be acceptable. The results are shown in Table 1.

(3)表示色保持性
上記の加圧試験において、ブラックボックス内の環境を高温低湿環境(温度50℃、湿度30%RH)とし、加圧状態の保持を48時間行うことの他は同様にして劣化試験を行い、表示部材の垂直方向から30°の方向に50cm離間した位置にあるブラックボックスの観察孔から、任意に選んだ5人のモニターに、加圧状態初期の表示色と加圧48時間後の表示色をそれぞれ観察してもらう目視で観察してもらうモニター試験〔B〕を行い、表示色が変化しなかったと認識したモニターの数によって評価した。なお、表示色が変化しなかったと認識したモニターの数が3人以上である場合が合格と判断される。結果を表1に示す。
(3) Display color retention In the above pressurization test, the environment inside the black box is a high temperature and low humidity environment (temperature 50 ° C., humidity 30% RH), and the pressure state is maintained for 48 hours. A deterioration test was performed, and the display color and pressurization at the initial pressurization state were applied to five arbitrarily selected monitors from the observation hole of the black box located at a position 50 cm away from the vertical direction of the display member. A monitor test [B] for visually observing the display color after 48 hours was performed, and the evaluation was performed based on the number of monitors recognized that the display color did not change. A case where the number of monitors recognized that the display color has not changed is three or more is determined to be acceptable. The results are shown in Table 1.

本発明の表示部材は、例えばセンサー、ディスプレイ、パネル、シート、ラベルなどとして利用することができる。   The display member of the present invention can be used as, for example, a sensor, a display, a panel, a sheet, or a label.

本発明の表示部材の構成の一例を模式的に示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows an example of a structure of the display member of this invention typically.

符号の説明Explanation of symbols

10 表示層
12 球体
15 球体層
16 周期構造体
20 セル枠
21 上部基板
22 下部基板
23 スペーサー部材
D 層間隔
M マトリックス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display layer 12 Sphere 15 Sphere layer 16 Periodic structure 20 Cell frame 21 Upper substrate 22 Lower substrate 23 Spacer member D Layer interval M Matrix

Claims (5)

球体およびマトリックスよりなり、構造色を発現する表示層が、セル枠内に封入されてなる構成を有し、外部からの刺激を受けることにより構造色変化を生じる表示部材であって、
前記セル枠が、前記外部からの刺激を受けることにより変形を生じ、これに伴って構造色変化を生じさせる可変形部位を有し、
当該セル枠における表示層の上方に位置する部分が透光性を有するものであり、
前記マトリックスが、融点が50℃以下であるイオン液体により形成されていることを特徴とする表示部材。
A display layer composed of a sphere and a matrix, which has a structure in which a display layer that expresses a structural color is enclosed in a cell frame, and generates a structural color change by receiving an external stimulus,
The cell frame has a deformable portion that undergoes deformation by receiving the external stimulus, and causes a structural color change along with this,
The part located above the display layer in the cell frame has translucency,
The display member, wherein the matrix is formed of an ionic liquid having a melting point of 50 ° C. or lower.
前記セル枠を構成するすべての材料が、前記イオン液体による揮発成分の透過率が1質量%以下のものであることを特徴とする請求項1に記載の表示部材。   2. The display member according to claim 1, wherein all materials constituting the cell frame have a transmittance of a volatile component by the ionic liquid of 1% by mass or less. 球体の屈折率とマトリックスの屈折率との差の絶対値が、0.02〜2.0であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示部材。   The display member according to claim 1 or 2, wherein the absolute value of the difference between the refractive index of the sphere and the refractive index of the matrix is 0.02 to 2.0. 球体の平均粒径が50〜500nmであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の表示部材。   The display member according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle size of the sphere is 50 to 500 nm. 構造色は、下記式(1)で表される色であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の表示部材。
式(1):λ=2nD(cosθ)
〔ただし、上記式(1)において、λは構造色のピーク波長、nは下記式(2)で表される表示層の屈折率、Dは球体層の層間隔、θは表示部材の垂線との観察角である。〕
式(2):n={na・c}+{nb・(1−c)}
〔ただし、上記式(2)において、naは球体の屈折率、nbはマトリックスの屈折率、cは表示層における球体の体積率である。〕
The display member according to any one of claims 1 to 4, wherein the structural color is a color represented by the following formula (1).
Formula (1): λ = 2 nD (cos θ)
[In the above formula (1), λ is the peak wavelength of the structural color, n is the refractive index of the display layer represented by the following formula (2), D is the spacing between the spherical layers, and θ is the perpendicular of the display member. Is the observation angle. ]
Formula (2): n = {na · c} + {nb · (1-c)}
[In the above formula (2), na is the refractive index of the sphere, nb is the refractive index of the matrix, and c is the volume ratio of the sphere in the display layer. ]
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