JP2011167663A - Method for manufacturing patterned colloidal crystal film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a colloidal crystal film capable of efficiently manufacturing a patterned colloidal crystal film. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the colloidal crystal film includes: a step of preparing a dispersion liquid comprising a dispersion medium component containing monomers and polymers and colloidal particles within a range having 0.01-10 μm of average particle size containing less than 20% of a monodisperse degree expressed by [monodisperse degree (unit:%)]=([standard deviation of particle sizes]/[average particle size])×100 and having a reflection peak; a step of preparing a base material having a contact angle within the range having 0-40° to the colloidal dispersion liquid; a step of applying a surface treatment within the range having 0-40° of the contact angle to the colloidal dispersion liquid in a part of the region of the surface of the base material and making a region having 4° or more of a difference of the contact angle of the part of the region after the surface treatment; a step of coating the colloidal dispersion liquid after the surface treatment; and a step of immobilizing the colloidal crystal by polymerizing with the component during coating and obtaining the colloidal crystal film having the formed irregularity of the region having different contact angles. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターニングされたコロイド結晶膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a patterned colloidal crystal film.

コロイド粒子が規則的に配列しているコロイド結晶膜は、Bragg回折により、その格子定数に対応した波長の光を反射することが知られている。例えば、サブミクロンオーダーのコロイド粒子を規則的に配列させたコロイド結晶膜の場合、紫外光、可視光から赤外光の範囲の波長の光を反射する。また、このようなコロイド結晶膜により可視光を反射させる場合には、イリデセンス(虹彩色)等のいわゆる構造色を発色させることが可能であることも知られている。そして、このようなコロイド結晶膜は、コロイド結晶の特徴を利用して、構造色を発色させる色材、特定の波長の光を透過しない光フィルター、特定の光を反射するミラー、フォトニック結晶、光スイッチ、光センサー等へ応用することが期待されている。そのため、近年では、種々のコロイド結晶膜の製造方法が研究されてきており、得られるコロイド結晶膜に特定のパターニングを行うことも検討されてきている。   A colloidal crystal film in which colloidal particles are regularly arranged is known to reflect light having a wavelength corresponding to the lattice constant by Bragg diffraction. For example, in the case of a colloidal crystal film in which submicron order colloidal particles are regularly arranged, light having a wavelength in the range of ultraviolet light and visible light to infrared light is reflected. It is also known that when visible light is reflected by such a colloidal crystal film, it is possible to develop so-called structural colors such as iridescence (irised color). Such a colloidal crystal film utilizes the characteristics of the colloidal crystal, a coloring material that develops a structural color, an optical filter that does not transmit light of a specific wavelength, a mirror that reflects specific light, a photonic crystal, It is expected to be applied to optical switches, optical sensors, etc. Therefore, in recent years, various colloidal crystal film production methods have been studied, and specific patterning has also been studied on the obtained colloidal crystal film.

例えば、WO2005/045478号パンフレット(特許文献1)においては、ETPTA(エトキシレーテッドトリメチロールプロパントリアクリレート)からなるモノマーに粒子を含有させて、それをスピンコートし、固定化してコロイド結晶を製造するコロイド結晶膜の製造方法が開示されており、このようにして得られたコロイド結晶膜に対して半導体リソグラフィ技術を利用してパターニングを行うことが開示されている。しかしながら、特許文献1に記載のような従来のコロイド結晶膜のパターニングの方法においては、コロイド結晶膜を得る工程においてスピンコート工程を経る必要があるばかりか、パターニングする際に半導体リソグラフィ技術を利用する必要があり、工程が複雑であることやコスト面の観点から実用的なものではなかった。   For example, in WO2005 / 045478 pamphlet (Patent Document 1), particles are contained in a monomer composed of EPTTA (ethoxylated trimethylolpropane triacrylate), spin-coated, and immobilized to produce a colloidal crystal. A method for producing a colloidal crystal film is disclosed, and it is disclosed that patterning is performed on a colloidal crystal film obtained in this manner using a semiconductor lithography technique. However, in the conventional method of patterning a colloidal crystal film as described in Patent Document 1, it is not only necessary to go through a spin coating process in the process of obtaining a colloidal crystal film, but also semiconductor lithography technology is used for patterning. It was necessary and the process was complicated and it was not practical from the viewpoint of cost.

また、特開2008−303261号公報(特許文献2)においては、1種以上のモノマーを含むモノマー含有液中に平均粒径が0.01〜10μmの範囲にあり且つ単分散度が20%以下となるコロイド粒子を含有させ、反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態となるように前記コロイド粒子を分散させて、前記3次元規則配列状態のコロイド結晶が形成されたモノマー分散液を得る工程と、前記モノマー分散液中の前記モノマーを重合させて、ポリマーで固定化されたコロイド結晶を得る工程とを含むコロイド結晶の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献2においては、製造するコロイド結晶に、所定の凹凸パターンを形成させるといった技術的思想は直接記載されていない。   In JP 2008-303261 A (Patent Document 2), the average particle size is in the range of 0.01 to 10 μm and the monodispersity is 20% or less in the monomer-containing liquid containing one or more monomers. The colloidal particles are dispersed in such a manner that the colloidal particles are contained in a reflection spectrum and have a reflection peak in the reflection spectrum, thereby obtaining a monomer dispersion liquid in which the colloidal crystals in the three-dimensional ordering state are formed. A method for producing a colloidal crystal is disclosed, including a step and a step of polymerizing the monomer in the monomer dispersion to obtain a colloidal crystal fixed with a polymer. However, Patent Document 2 does not directly describe the technical idea of forming a predetermined concavo-convex pattern on a colloidal crystal to be manufactured.

一方、特開2003−181275号公報(特許文献3)においては、基材表面に微粒子分散液を展開し、任意の方向から前記微粒子分散液の分散媒を乾燥させて微粒子配列膜を得る方法が開示されており、前記基材として前期基材表面と前記分散媒との親和性が周期的に異なるような周期変調パターンが形成されているものを用いることが開示されている。しかしながら、特許文献3に記載されている技術は、微粒子分散液を用いる引き上げ法と呼ばれる技術に関するものであり、引き上げ方向に平行な方向にストライプ状のパターンを形成することは可能であるものの、かかる技術を利用して文字やストライプ以外の図柄などの任意の形状(模様)にパターニングされた微粒子配列膜を製造することはできなかった。   On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-181275 (Patent Document 3), there is a method of developing a fine particle dispersion on the surface of a substrate and drying the dispersion medium of the fine particle dispersion from an arbitrary direction to obtain a fine particle arrangement film. It is disclosed that the substrate is formed with a periodic modulation pattern in which the affinity between the substrate surface and the dispersion medium is periodically different. However, the technique described in Patent Document 3 relates to a technique called a pulling method using a fine particle dispersion, and although it is possible to form a stripe pattern in a direction parallel to the pulling direction, such a technique is required. It has not been possible to manufacture a fine particle array film patterned into an arbitrary shape (pattern) such as a pattern other than letters and stripes using technology.

また、2009年発行の「Advanced Materials, vol.21(非特許文献1)」の第3771頁から第3775頁においては、半球状のドーム型コロイド結晶体を基材面の任意の場所に非連続的に配列させる方法が開示されている。しかしながら、このような非特許文献1に記載の方法は連続膜を形成させる方法としては利用できなかった。   Further, in pages 3771 to 3775 of “Advanced Materials, vol. 21 (Non-Patent Document 1)” issued in 2009, hemispherical dome-shaped colloidal crystals are discontinuous at arbitrary locations on the substrate surface. A method of sequential alignment is disclosed. However, the method described in Non-Patent Document 1 cannot be used as a method for forming a continuous film.

WO2005/045478号パンフレットWO2005 / 045478 pamphlet 特開2008−303261号公報JP 2008-303261 A 特開2003−181275号公報JP 2003-181275 A

S.H.Kim et al.,Advanced Materials,vol.21,2009年発行,p.3771−p.3775S. H. Kim et al. , Advanced Materials, vol. 21, 2009, p. 3771-p. 3775

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく且つ確実に製造することを可能とするパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and a patterned colloidal crystal that can efficiently and reliably produce a colloidal crystal film whose surface is patterned in an arbitrary design. It aims at providing the manufacturing method of a film | membrane.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、モノマー及びポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含有する分散媒成分と、平均粒径が0.01〜10μmの範囲にあり且つ後述の式(1)で表される単分散度が20%以下であるコロイド粒子とを含有し、前記分散媒成分中において前記コロイド粒子が反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態で分散されているコロイド分散液を、0°以上40°以下の範囲にある前記コロイド分散液に対する第一の接触角を有する領域と前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とを有する基材に塗布して塗膜を形成した後に、前記塗膜中の前記分散媒成分を重合せしめることにより、得られる膜の表面には前記第二の接触角を有する領域の形状に応じて凹凸が形成され、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく且つ確実に製造することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a dispersion medium component containing at least one selected from the group consisting of monomers and polymers and an average particle size of 0.01 to 10 μm And a colloidal particle having a monodispersity of 20% or less represented by the following formula (1), and the colloidal particle has a reflection peak in a reflection spectrum in the dispersion medium component. The colloidal dispersion dispersed in an arrayed state has an angle difference of 4 ° between the first contact angle and the region having the first contact angle with respect to the colloidal dispersion in the range of 0 ° to 40 °. After forming a coating film by applying to a substrate having a region having a second contact angle as described above, by polymerizing the dispersion medium component in the coating film, the surface of the film obtained is Second contact In order to complete the present invention, it has been found that it is possible to efficiently and reliably produce a colloidal crystal film having irregularities formed in accordance with the shape of a region having corners and the surface patterned in an arbitrary design. It came.

すなわち、本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法は、モノマー及びポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含有する分散媒成分と、平均粒径が0.01〜10μmの範囲にあり且つ下記式(1):
[単分散度(単位:%)]=([粒径の標準偏差]/[平均粒径])×100 (1)
で表される単分散度が20%以下であるコロイド粒子とを含有し且つ前記分散媒成分中に前記コロイド粒子が反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態で分散されているコロイド分散液を準備する工程と、
表面が前記コロイド分散液に対して0°以上40°以下の範囲の第一の接触角を有する基材を準備する工程と、
前記基材の表面の一部の領域の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる表面処理を前記基材に施して、前記表面処理後の前記一部の領域を前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とする工程と、
前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜中の前記分散媒成分を重合させてコロイド結晶をポリマーで固定化せしめ、前記第一の接触角を有する領域と前記第二の接触角を有する領域の形状に応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得る工程と、
を含むことを特徴とする方法である。
That is, the method for producing a patterned colloidal crystal film according to the present invention has a dispersion medium component containing at least one selected from the group consisting of a monomer and a polymer, and an average particle diameter in the range of 0.01 to 10 μm. And the following formula (1):
[Monodispersity (unit:%)] = ([standard deviation of particle size] / [average particle size]) × 100 (1)
And a colloidal dispersion in which the colloidal particles are dispersed in the dispersion medium component in a three-dimensional regular array state having a reflection peak in a reflection spectrum. The process of preparing
Preparing a substrate having a first contact angle with a surface in the range of 0 ° to 40 ° with respect to the colloidal dispersion;
A surface treatment for changing a contact angle of the partial region of the surface of the base material to the colloidal dispersion in a range of 0 ° to 40 ° is applied to the base material, and the partial region after the surface treatment is applied. A region having a second contact angle at which an angle difference from the first contact angle is 4 ° or more;
Applying the colloidal dispersion to the substrate after the surface treatment to form a coating film;
The dispersion medium component in the coating film is polymerized to fix the colloidal crystals with the polymer, and irregularities are formed according to the shape of the region having the first contact angle and the region having the second contact angle. Obtaining a colloidal crystal film,
It is the method characterized by including.

上記本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法においては、前記第一及び第二の接触角のうちの一方の角度が0°以上6°以下の範囲にあり、他方の角度が6°超40°以下の範囲にあることが好ましい。   In the method for producing a patterned colloidal crystal film of the present invention, one of the first and second contact angles is in the range of 0 ° to 6 °, and the other angle is more than 6 °. It is preferably in the range of 40 ° or less.

また、上記本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法においては、前記コロイド結晶膜が、25〜45μmの範囲の平均膜厚を有する領域と、前記範囲外の平均膜厚を有する領域とを有することが好ましい。   In the method for producing a patterned colloidal crystal film of the present invention, the colloidal crystal film includes a region having an average film thickness in the range of 25 to 45 μm and a region having an average film thickness outside the range. It is preferable to have.

また、上記本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法においては、前記コロイド分散液が、25℃±0.1℃の温度条件下においてせん断速度1000S−1で測定した粘度が10〜100mPa・sのものであることが好ましい。 In the method for producing a patterned colloidal crystal film of the present invention, the colloidal dispersion has a viscosity measured at a shear rate of 1000 S −1 under a temperature condition of 25 ° C. ± 0.1 ° C. It is preferable that it is s.

さらに、上記本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法においては、前記塗膜を形成する工程において、スプレー塗装により前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布することが好ましい。   Furthermore, in the method for producing a patterned colloidal crystal film of the present invention, it is preferable that in the step of forming the coating film, the colloidal dispersion is applied to the substrate after the surface treatment by spray coating.

なお、本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法によって、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく且つ確実に製造することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、本発明において用いられるコロイド分散液においては、分散媒成分中に上述のように単分散度が十分に低い非常に均一な(粒子径が非常に良く揃った)コロイド粒子を含有させているため、分散媒成分中において粒子間の相互作用が均一に働き、その粒子間の相互作用によって容易に3次元規則配列構造が形成される。また、このようなコロイド分散液は、モノマーやコロイド粒子の種類及びそれらの濃度等を変更することで、前記モノマー分散液中に形成される粒子の配列構造を変更でき、結晶構造(格子定数、結晶型等)を容易に制御することが可能である。そして、このようなコロイド分散液をスプレー塗装やバーコート等の塗布方法により基材に塗布して薄膜化させると、基材に塗布された際にコロイド分散液中の粒子の規則配列は一旦乱されるものの、その後、コロイド粒子の熱運動などにより粒子が自己組織的に再度規則配列する。そのため、このようなコロイド分散液を用いた場合には、基材上でコロイド結晶が再形成される。一方、このようなコロイド分散液においては、コロイド粒子の自己組織的な規則配列に膜厚依存性があり、塗膜の膜厚に応じて粒子の規則配列の状態が異なるものとなることから、得られるコロイド結晶膜の反射率や構造発色は塗膜の膜厚により異なるものとなる(例えば、コロイド結晶膜の平均膜厚が25〜45μmの範囲にある領域では、膜厚方向に結晶方位がそろったより配向性の良好なコロイド結晶膜が形成されて(より十分に規則配列が形成されて)より均一でより高い反射率を有するコロイド結晶膜を得ることが可能となる傾向にある。)。ここで、前記コロイド分散液を基材に塗布し、塗膜中の分散媒成分を重合(硬化)することにより形成されるコロイド結晶膜の膜厚は、塗布時の前記コロイド分散液の塗着量に依存するのは勿論のこと、基材の濡れ性によっても大きな影響を受ける。一般に、液体が基材表面に濡れるためには、少なくとも接触角が90°以下であることが必要である。ここで、本発明者らが前記コロイド分散液を用いて薄膜を形成させるために必要な接触角について検討したところ、基材の接触角を40°以下とした場合に、前記コロイド分散液が連続した膜として基材上に十分に濡れ広がり、平均膜厚60μm以下の十分に薄い膜を得ることが可能となるとともに、その膜を十分に均一で反射率の高い構造発色を有するコロイド結晶膜とすることが可能となることを実験的に見出した。一方、接触角の大きさが0°である場合(一般に完全濡れ、あるいは、拡張濡れと呼ばれる状態)、基材に塗着した液滴は濡れ広がり、膜厚が時間とともに薄くなる。このような特性に着目し、本発明においては、0°〜40°の範囲において接触角が部分的に異なる領域を有する表面を有する基材を用い、かかる基材に対して前記コロイド分散液を塗布することにより、前記コロイド分散液が連続した膜として基材上に濡れ広がりながらも、接触角の大きさの違いに応じて基材上への前記コロイド分散液の濡れ広がり方を部分的に異ならせて、前記コロイド分散液に対する濡れ性の高い領域の膜厚を薄くし、前記コロイド分散液に対する濡れ性の低い領域の膜厚を厚くすることを可能とする。このようにして、意図的に塗膜に膜厚分布を生じせしめることにより、塗膜の膜厚が部分的に異なり、基材表面の接触角の違いに応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得ることができるものと推察される。また、このようにして塗膜に膜厚分布を生じせしめることにより、膜中のコロイド粒子の自己組織的な規則配列状態は異なるものとなるため、得られるコロイド結晶膜においては、凹部と凸部とで発色を異ならせて、文字や絵や図柄などのパターンを生じさせることが可能である。そのため、本発明においては、簡便な方法でありながら、コロイド結晶膜の表面を任意のデザインにパターンニングできるものと本発明者らは推察する。   The reason why the colloidal crystal film whose surface is patterned in an arbitrary design can be efficiently and reliably manufactured by the method for manufacturing a patterned colloidal crystal film of the present invention is not necessarily clear, The present inventors infer as follows. That is, first, in the colloidal dispersion used in the present invention, the dispersion medium component contains very uniform colloidal particles having a sufficiently low monodispersity (the particle diameters are very well aligned) as described above. Therefore, the interaction between the particles works uniformly in the dispersion medium component, and the three-dimensional regular array structure is easily formed by the interaction between the particles. Moreover, such colloid dispersion liquid can change the arrangement structure of the particles formed in the monomer dispersion liquid by changing the kind of monomer and colloid particles and their concentration, etc., and the crystal structure (lattice constant, Crystal type etc.) can be easily controlled. When such a colloidal dispersion is applied to a substrate by a coating method such as spray coating or bar coating to form a thin film, the regular arrangement of particles in the colloidal dispersion is once disturbed when applied to the substrate. After that, however, the particles are regularly re-arranged in a self-organized manner due to the thermal motion of the colloidal particles. Therefore, when such a colloidal dispersion is used, colloidal crystals are re-formed on the substrate. On the other hand, in such a colloidal dispersion, the self-organized regular arrangement of colloidal particles is film thickness dependent, and the state of the regular arrangement of particles varies depending on the film thickness of the coating film. The reflectance and structural coloration of the resulting colloidal crystal film vary depending on the film thickness (for example, in the region where the average film thickness of the colloidal crystal film is in the range of 25 to 45 μm, the crystal orientation is in the film thickness direction. A uniform colloidal crystal film having a better orientation is formed (a more regular arrangement is formed), and a colloidal crystal film having a more uniform and higher reflectance tends to be obtained.) Here, the thickness of the colloidal crystal film formed by applying the colloidal dispersion to a substrate and polymerizing (curing) the dispersion medium component in the coating film is determined by applying the colloidal dispersion at the time of application. It depends not only on the amount but also on the wettability of the substrate. In general, in order for the liquid to wet the substrate surface, it is necessary that at least the contact angle is 90 ° or less. Here, the present inventors have examined the contact angle necessary for forming a thin film using the colloidal dispersion. When the contact angle of the substrate is 40 ° or less, the colloidal dispersion is continuous. And a colloidal crystal film having a sufficiently uniform and highly reflective structural color, and a sufficiently thin film having an average film thickness of 60 μm or less can be obtained. Experimentally found that it is possible to do. On the other hand, when the size of the contact angle is 0 ° (generally referred to as complete wetting or extended wetting), the droplet applied to the substrate spreads out and the film thickness decreases with time. Focusing on such characteristics, in the present invention, a base material having a surface having a region where contact angles are partially different in the range of 0 ° to 40 ° is used, and the colloid dispersion liquid is applied to the base material. By applying, the colloidal dispersion liquid wets and spreads on the substrate as a continuous film, but the colloidal dispersion liquid partially wets and spreads on the substrate according to the difference in the contact angle. In other words, the thickness of the region having high wettability with respect to the colloidal dispersion can be reduced, and the thickness of the region having low wettability with respect to the colloidal dispersion can be increased. In this way, by intentionally causing a film thickness distribution in the coating film, the coating film thickness is partially different, and a colloidal crystal film in which irregularities are formed according to the difference in the contact angle of the substrate surface It is presumed that In addition, by causing the film thickness distribution in the coating film in this way, the colloidal particles in the film have different self-organized ordered arrangement states. It is possible to produce a pattern such as a character, a picture, or a pattern by changing the color development. Therefore, in the present invention, the present inventors speculate that the surface of the colloidal crystal film can be patterned into an arbitrary design while being a simple method.

本発明によれば、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく且つ確実に製造することを可能とするパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the patterned colloidal crystal film which makes it possible to manufacture efficiently and reliably the colloidal crystal film by which the surface was patterned by the arbitrary designs.

試験例1において確認されたUVオゾン処理による処理時間と黒塗装鋼板の表面のコロイド分散液に対する接触角との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the processing time by UV ozone treatment confirmed in Test Example 1, and the contact angle with respect to the colloid dispersion liquid of the surface of a black coating steel plate. 試験例2において確認されたUVオゾン処理による処理時間と樹脂基板の表面のコロイド分散液に対する接触角との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between a treatment time by UV ozone treatment confirmed in Test Example 2 and a contact angle with respect to a colloidal dispersion on the surface of a resin substrate. 実施例1で得られたコロイド結晶膜(薄膜)の写真である。2 is a photograph of a colloidal crystal film (thin film) obtained in Example 1. 図3に示す写真とは異なる角度から撮影した実施例1で得られたコロイド結晶膜(薄膜)の写真である。4 is a photograph of a colloidal crystal film (thin film) obtained in Example 1 taken from an angle different from that shown in FIG. 3. 実施例1で得られたコロイド結晶膜(薄膜)のカワセミの模様が現れている領域と前記模様の外側の領域の反射スペクトルのグラフである。It is a graph of the reflection spectrum of the area | region where the kingfisher pattern of the colloidal crystal film (thin film) obtained in Example 1 appears, and the area | region outside the said pattern.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

本発明のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法は、モノマー及びポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含有する分散媒成分と、平均粒径が0.01〜10μmの範囲にあり且つ下記式(1):
[単分散度(単位:%)]=([粒径の標準偏差]/[平均粒径])×100 (1)
で表される単分散度が20%以下であるコロイド粒子とを含有し且つ前記分散媒成分中に前記コロイド粒子が反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態で分散されているコロイド分散液を準備する工程(A)と、
表面が前記コロイド分散液に対して0°以上40°以下の範囲の第一の接触角を有する基材を準備する工程(B)と、
前記基材の表面の一部の領域の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる表面処理を前記基材に施して、前記表面処理後の前記一部の領域を前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とする工程(C)と、
前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布して塗膜を形成する工程(D)と、
前記塗膜中の前記分散媒成分を重合させてコロイド結晶をポリマーで固定化せしめ、前記第一の接触角を有する領域と前記第二の接触角を有する領域の形状に応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得る工程(E)と、
を含むことを特徴とする方法である。以下、工程(A)〜(E)を分けて説明する。
The method for producing a patterned colloidal crystal film of the present invention includes a dispersion medium component containing at least one selected from the group consisting of a monomer and a polymer, an average particle diameter in the range of 0.01 to 10 μm, and the following: Formula (1):
[Monodispersity (unit:%)] = ([standard deviation of particle size] / [average particle size]) × 100 (1)
And a colloidal dispersion in which the colloidal particles are dispersed in the dispersion medium component in a three-dimensional regular array state having a reflection peak in a reflection spectrum. Preparing (A),
Preparing a base material having a first contact angle in a range of 0 ° to 40 ° with respect to the colloidal dispersion surface;
A surface treatment for changing a contact angle of the partial region of the surface of the base material to the colloidal dispersion in a range of 0 ° to 40 ° is applied to the base material, and the partial region after the surface treatment is applied. A step (C) in which a difference in angle with the first contact angle is a region having a second contact angle that is 4 ° or more;
A step (D) of applying the colloidal dispersion to the surface-treated substrate to form a coating film;
The dispersion medium component in the coating film is polymerized to fix the colloidal crystals with the polymer, and irregularities are formed according to the shape of the region having the first contact angle and the region having the second contact angle. Obtaining a colloidal crystal film (E),
It is the method characterized by including. Hereinafter, steps (A) to (E) will be described separately.

先ず、工程(A)について説明する。工程(A)は、上述のように、前記コロイド分散液を準備する工程である。   First, the step (A) will be described. Step (A) is a step of preparing the colloidal dispersion as described above.

このようなコロイド分散液中の前記分散媒成分は、モノマー及びポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含有するものである。このような分散媒成分としては、より効率よくコロイド結晶膜を形成するという観点から、1種以上のモノマーからなるものを用いることが好ましい。また、このようなモノマーとしては、コロイド粒子を前記3次元規則配列状態に分散させることが可能なものであればよく、特に制限されないが、その好適な例としてアクリルモノマーが挙げられる。   The dispersion medium component in such a colloidal dispersion contains at least one selected from the group consisting of monomers and polymers. As such a dispersion medium component, it is preferable to use one composed of one or more monomers from the viewpoint of more efficiently forming a colloidal crystal film. Such a monomer is not particularly limited as long as it can disperse the colloidal particles in the three-dimensional ordered arrangement state, and a preferable example thereof is an acrylic monomer.

また、このようなモノマーとしては、親水性のモノマーが好ましく、酸や塩基などのイオン性官能基以外の非イオン性の親水性基を含む親水性モノマーがより好ましい。このような非イオン性の親水性基としては、例えば水酸基やエチレングリコール基等が挙げられる。なお、酸や塩基などのイオン性官能基を含むモノマーの場合、コロイド結晶を形成させる際にモノマーがコロイド粒子間の相互作用に影響を及ぼし、3次元配列構造を形成させることが困難となる傾向にある。また、水に溶解しない疎水性のモノマーを用いる場合には、コロイド粒子の表面が親水性であるため、コロイド粒子が凝集して均一に分散させることが困難であり、分散媒成分中においてコロイド結晶を形成し難くなる傾向にある。   Moreover, as such a monomer, a hydrophilic monomer is preferable, and a hydrophilic monomer containing a nonionic hydrophilic group other than an ionic functional group such as an acid or a base is more preferable. Examples of such nonionic hydrophilic groups include hydroxyl groups and ethylene glycol groups. In the case of monomers containing ionic functional groups such as acids and bases, when forming colloidal crystals, the monomers tend to affect the interaction between colloidal particles, making it difficult to form a three-dimensional array structure. It is in. In addition, when a hydrophobic monomer that does not dissolve in water is used, the surface of the colloidal particles is hydrophilic, making it difficult for the colloidal particles to aggregate and disperse uniformly. Tends to be difficult to form.

このような親水性モノマーとしては特に制限されず、公知の親水性モノマーを適宜利用することができ、例えば、エチレングリコール鎖長が異なるポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールトリ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールトリ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、あるいは、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。   Such a hydrophilic monomer is not particularly limited, and a known hydrophilic monomer can be appropriately used. For example, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene having different ethylene glycol chain lengths can be used. Glycol tri (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol tri (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, or 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, Examples include acrylamide and methylenebisacrylamide.

また、このような親水性モノマーの中でも、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールトリ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリプロピレングリコールトリ(メタ)アクリレートが特に好ましい。このようなポリエチレングリコールアクリレート類又はポリプロピレングリコールアクリレート類は、エチレン又はプロピレングリコール鎖長が異なる種々のモノマーを利用することができ、鎖長によって親水性を制御でき、これを用いることでコロイド粒子の配列状態をより効率よく制御できる傾向にある。また、前記分散媒成分が前記親水性モノマーからなるものである場合には、前記親水性モノマーは1種類を単独であるいは2種類以上を混合して用いてもよい。   Among such hydrophilic monomers, polyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol tri (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate and polypropylene Glycol tri (meth) acrylate is particularly preferred. Such polyethylene glycol acrylates or polypropylene glycol acrylates can use various monomers having different chain lengths of ethylene or propylene glycol, and the hydrophilicity can be controlled by the chain length. It tends to be able to control the state more efficiently. When the dispersion medium component is composed of the hydrophilic monomer, one kind of the hydrophilic monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

さらに、前記分散媒成分が親水性モノマーを含有する場合には、前記親水性モノマーの含有比率が、前記モノマー及びポリマーの総量に対して85質量%以上(より好ましくは90質量%〜100質量%)であることが好ましい。前記親水性モノマーの含有比率が前記下限未満では、コロイド結晶を形成させることが困難となる傾向にある。   Furthermore, when the dispersion medium component contains a hydrophilic monomer, the content ratio of the hydrophilic monomer is 85% by mass or more (more preferably 90% by mass to 100% by mass) with respect to the total amount of the monomer and the polymer. ) Is preferable. When the content ratio of the hydrophilic monomer is less than the lower limit, it tends to be difficult to form a colloidal crystal.

また、前記モノマーとしては、複数のエチレン性二重結合を有する多官能モノマーと、エチレン性二重結合を1つ有する単官能モノマーとを含有することが好ましい。このような多官能モノマーと単官能モノマーとを組み合わせて用いることにより、ポリマーで固定化した際に、十分な機械的強度と基材等に対する十分な付着性が得られる傾向にある。   The monomer preferably contains a polyfunctional monomer having a plurality of ethylenic double bonds and a monofunctional monomer having one ethylenic double bond. By using a combination of such a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer, there is a tendency that sufficient mechanical strength and sufficient adhesion to a substrate or the like are obtained when immobilized with a polymer.

このような多官能モノマーとしては、エチレングリコール鎖及びプロピレングリコール鎖からなる群から選択される少なくとも1種と複数の(メタ)アクリル基とを有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーが好ましい。このようなエチレングリコール鎖及びプロピレングリコール鎖からなる群から選択される少なくとも1種を含有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを多官能モノマーとして用いることにより、多官能モノマーが十分に親水性を有するものとなり、より効率よくコロイド結晶膜を形成させることが可能となる傾向にある。また、前記多官能モノマーとして用いられる(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、(メタ)アクリル基を2つ又は3つ有するものがより好ましい。また、このような多官能モノマーとして用いられるエチレングリコール鎖及び/又はプロピレングリコール鎖を含有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、エチレングリコール鎖又はプロピレングリコール鎖の鎖長が異なる種々のモノマーを利用することができる。   As such a polyfunctional monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer having at least one selected from the group consisting of an ethylene glycol chain and a propylene glycol chain and a plurality of (meth) acrylic groups is preferable. Use of a (meth) acrylic acid ester monomer containing at least one selected from the group consisting of ethylene glycol chain and propylene glycol chain as the polyfunctional monomer, so that the polyfunctional monomer has sufficient hydrophilicity Therefore, the colloidal crystal film tends to be formed more efficiently. Moreover, as a (meth) acrylic acid ester monomer used as the said polyfunctional monomer, what has two or three (meth) acryl groups is more preferable. In addition, as the (meth) acrylic acid ester monomer containing an ethylene glycol chain and / or a propylene glycol chain used as such a polyfunctional monomer, various monomers having different chain lengths of the ethylene glycol chain or the propylene glycol chain are used. can do.

また、このような多官能モノマーとして用いられる(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、入手の容易さと3次元規則配列構造の形成の容易さの観点から、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールトリ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。このような多官能モノマーとしては1種類を単独であるいは2種類以上混合して用いてもよい。   In addition, as the (meth) acrylic acid ester monomer used as such a polyfunctional monomer, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol trichloride is used from the viewpoint of easy availability and formation of a three-dimensional ordered array structure. (Meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol tri (meth) acrylate are preferred. As such a polyfunctional monomer, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

前記単官能モノマーは、エチレン性二重結合を1つ有するモノマーである。このような単官能モノマーとしては特に制限されず、公知の単官能モノマーを適宜用いることができ、例えば、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、スチレンモノマー、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルが挙げられる。   The monofunctional monomer is a monomer having one ethylenic double bond. Such a monofunctional monomer is not particularly limited, and a known monofunctional monomer can be appropriately used. For example, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), Examples include 2-hydroxypropyl acrylate (HPA), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), styrene monomer, ethyl acrylate, and butyl acrylate.

このような単官能モノマーとしては、入手の容易さの観点から、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)が特に好ましい。なお、このような単官能モノマーは1種類を単独であるいは2種類以上混合して用いてもよい。   Such monofunctional monomers include polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), 2-hydroxypropyl acrylate (HPA), 2 from the viewpoint of availability. -Hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is particularly preferred. In addition, you may use such a monofunctional monomer individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

また、前記多官能モノマー及び単官能モノマーを組み合わせて用いる場合には、前記多官能モノマーの含有比率は、前記多官能モノマーと単官能モノマーとの総量に対して1〜95質量%(より好ましくは3〜90質量%)であることが好ましい。このような含有比率が前記下限未満では重合後に得られるポリマーの硬度が低くなって膜としての強度が十分に保てなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると重合後に得られるポリマーの硬度が高くなり、得られるポリマーで固定化されたコロイド結晶が脆くなる傾向にある。   Moreover, when using combining the said polyfunctional monomer and a monofunctional monomer, the content rate of the said polyfunctional monomer is 1-95 mass% (more preferably) with respect to the total amount of the said polyfunctional monomer and a monofunctional monomer. 3 to 90% by mass). If such a content ratio is less than the lower limit, the hardness of the polymer obtained after polymerization tends to be low, and the strength as a film tends not to be sufficiently maintained. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the hardness of the polymer obtained after polymerization is low. The colloidal crystal fixed with the resulting polymer tends to become brittle.

また、前記ポリマーとしては特に限定されず、一般的に塗料に用いられるアクリルポリマーやウレタンポリマー等を適宜用いることができる。また、このようなポリマーとしては、前述のモノマーを重合して形成されるポリマー(より好ましくはアクリルポリマー)を好適に用いることができる。   Moreover, it does not specifically limit as said polymer, The acrylic polymer generally used for a coating material, a urethane polymer, etc. can be used suitably. As such a polymer, a polymer (more preferably an acrylic polymer) formed by polymerizing the above-mentioned monomers can be suitably used.

また、前記分散媒成分は、前記モノマー及び前記ポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含むものであればよく、特に制限されず、前記モノマー及び/又はポリマーのみを含有するものであってもよく、あるいは、前記モノマー及び/又はポリマーとともに溶媒を含有するものであってもよい。なお、このような溶媒は分散液の粘度を調整する際にも有効に利用することが可能である。また、このような溶媒としては、特に制限されないが、アルコール等の親水性溶媒を適宜用いることができる。また、前記コロイド分散液に溶媒を含有させる場合には、固定化の際に溶媒が蒸発することに伴ってコロイド結晶が壊れたり、歪んだりして結晶構造が変化することを防止するために、溶媒の含有量を30質量%以下(より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下)とすることが好ましい。   The dispersion medium component is not particularly limited as long as it contains at least one selected from the group consisting of the monomer and the polymer, and contains only the monomer and / or polymer. Alternatively, a solvent may be contained together with the monomer and / or polymer. Such a solvent can also be used effectively when adjusting the viscosity of the dispersion. Moreover, as such a solvent, although it does not restrict | limit, hydrophilic solvents, such as alcohol, can be used suitably. In addition, when the colloidal dispersion liquid contains a solvent, in order to prevent the crystal structure from changing due to the colloidal crystal being broken or distorted as the solvent evaporates during immobilization, The solvent content is preferably 30% by mass or less (more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less).

また、前記コロイド分散液中の前記コロイド粒子は、平均粒径が0.01〜10μm(より好ましくは0.05〜1.0μm)の範囲にある粒子である。このような粒子の平均粒径が前記下限未満では、粒子表面間の凝集力が強くなり、コロイド分散液中で均一に分散し難くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、粒子が沈降し易くなり、コロイド分散液中で均一に分散し難くなる傾向にある。   The colloidal particles in the colloidal dispersion are particles having an average particle size in the range of 0.01 to 10 μm (more preferably 0.05 to 1.0 μm). If the average particle size of such particles is less than the lower limit, the cohesive force between the particle surfaces tends to be strong, and it tends to be difficult to disperse uniformly in the colloidal dispersion. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the particles settle. Tends to be difficult to disperse uniformly in the colloidal dispersion.

また、前記コロイド粒子は、下記式(1):
[単分散度(単位:%)]=([粒径の標準偏差]/[平均粒径])×100 (1)
で表される単分散度が20%以下の粒子である。すなわち、前記粒子は、このような単分散度を有する粒径が極めて均一な粒子である。本発明においては、コロイド粒子にこのような均一性が極めて高い粒子を用いているため、前記分散媒成分中に分散させた際に、粒子間の相互作用により容易に3次元規則配列構造を形成させることが可能となる。また、このような粒子としては、単分散度がより小さな値となるほど、より高い特性が得られる傾向にあることから、前記単分散度は10%(更に好ましくは5%)以下であることがより好ましい。
Further, the colloidal particles have the following formula (1):
[Monodispersity (unit:%)] = ([standard deviation of particle size] / [average particle size]) × 100 (1)
The monodispersity represented by the particle is 20% or less. That is, the particles are particles having such a monodispersity and a very uniform particle size. In the present invention, such highly uniform particles are used for the colloidal particles, and therefore, when dispersed in the dispersion medium component, a three-dimensional ordered array structure is easily formed by the interaction between the particles. It becomes possible to make it. In addition, as such particles tend to have higher characteristics as the monodispersity becomes smaller, the monodispersity is 10% (more preferably 5%) or less. More preferred.

また、このようなコロイド粒子の材料としては特に制限されず、得られるコロイド結晶膜を応用する分野に合わせて、公知の有機材料、無機材料、有機−無機複合材料及び無機−無機複合材料の中から適宜選択して用いることができる。このような有機材料としては、例えば、ポリスチレン及びその誘導体、アクリル樹脂等の有機高分子材料等が挙げられ、前記無機材料としては、例えば、シリカ(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、チタニア(酸化チタン)、酸化亜鉛等が挙げられる。また、前記有機−無機複合材料としては、例えば、ポリスチレン及びその誘導体又はアクリル樹脂等からなる粒子を酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛等で覆ったコアシェル型の有機−無機複合粒子等が挙げられる。また、前記無機−無機複合材料としては、例えば、シリカからなる粒子を酸化チタン、酸化セリウム又は酸化亜鉛等で覆ったコアシェル型の無機−無機複合粒子等が挙げられる。更に、このようなコロイド粒子の材料としては、容易に単分散粒子を合成することができるという観点から、シリカ、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルが特に好ましい。なお、このような粒子の材料は1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Further, the material of such colloidal particles is not particularly limited, and is selected from known organic materials, inorganic materials, organic-inorganic composite materials, and inorganic-inorganic composite materials according to the field to which the obtained colloidal crystal film is applied. Can be appropriately selected and used. Examples of such organic materials include polystyrene and derivatives thereof, and organic polymer materials such as acrylic resins. Examples of the inorganic materials include silica (silicon dioxide), alumina (aluminum oxide), titania ( And titanium oxide) and zinc oxide. Examples of the organic-inorganic composite material include core-shell type organic-inorganic composite particles in which particles made of polystyrene and its derivatives or acrylic resin are covered with titanium oxide, cerium oxide, zinc oxide or the like. Examples of the inorganic-inorganic composite material include core-shell type inorganic-inorganic composite particles in which particles made of silica are covered with titanium oxide, cerium oxide, zinc oxide, or the like. Furthermore, as a material for such colloidal particles, silica, polystyrene, and polymethyl methacrylate are particularly preferable from the viewpoint that monodisperse particles can be easily synthesized. In addition, you may use the material of such a particle individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

また、このようなコロイド粒子としては、例えば、エマルション重合により合成されたポリスチレン粒子又はポリメタクリル酸メチル粒子(ダウケミカル社製、ポリサイエンス社製、日本合成ゴム社製、積水化学社製等)や、ストーバー法により合成されたシリカ粒子(日本触媒製や触媒化成製等)を適宜用いることができる。また、Layer−By−Layer法で単分散な粒子(テンプレート粒子)に層状化合物をコートすることによって二層構造粒子や中空粒子を形成させて、前記コロイド粒子として利用してもよい。   Examples of such colloidal particles include polystyrene particles synthesized by emulsion polymerization or polymethyl methacrylate particles (manufactured by Dow Chemical, Polyscience, Nippon Synthetic Rubber, Sekisui Chemical, etc.), In addition, silica particles synthesized by a Stover method (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., produced by catalytic conversion) can be used as appropriate. Alternatively, monolayer particles (template particles) may be coated with a layered compound by the Layer-By-Layer method to form bilayer structured particles or hollow particles, which may be used as the colloidal particles.

このようなコロイド粒子の含有量としては、前記コロイド分散液中、5〜50体積%であることが好ましく、10〜40体積%であることがより好ましい。このようなコロイド粒子の含有量が前記下限未満では、分散媒成分中に分散させた際にコロイド粒子を3次元規則配列状態とすることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、コロイド粒子の濃度が高くなりすぎて、コロイド粒子の配列構造を制御することが困難となる傾向にある。   The content of such colloidal particles is preferably 5 to 50% by volume, and more preferably 10 to 40% by volume in the colloidal dispersion. When the content of such colloidal particles is less than the above lower limit, it tends to be difficult to make the colloidal particles into a three-dimensional ordered arrangement state when dispersed in the dispersion medium component. The concentration of colloidal particles becomes too high, and it tends to be difficult to control the arrangement structure of the colloidal particles.

また、前記コロイド分散液においては、前記分散媒成分中において前記コロイド粒子が反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態で分散されている。ここで、本発明にいう「反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態」とは、反射スペクトルを測定し、Bragg回折による反射ピークの存在が確認される状態をいい、「反射ピーク」とは、無反射の状態に対して反射光強度が波長の変化に伴って増加、減少する際の変曲点をいい、いわゆる反射光強度が上下するノイズとは異なる。また、このような反射スペクトルの測定方法としては、通常の分光光度計を用いることができるが、本発明においては、相馬光学社製の商品名「マルチチャンネル分光計 Fastvert」を用いて測定する方法を採用する。なお、このような3次元規則配列構造としては、例えば面心立方構造や体心立方構造等が挙げられる。また、前記ピークは、波長350〜1600nmの間の波長(波長350〜1050nmには「Fastvert S−2650」、波長900nm〜1600nmには「Fastvert S−2710」)におけるピークであることが好ましい。   In the colloidal dispersion, the colloidal particles are dispersed in the dispersion medium component in a three-dimensional regular array state having a reflection peak in a reflection spectrum. Here, the “three-dimensional regular array state having a reflection peak in the reflection spectrum” referred to in the present invention refers to a state in which the reflection spectrum is measured and the presence of the reflection peak by Bragg diffraction is confirmed. Means an inflection point when the intensity of reflected light increases or decreases with a change in wavelength with respect to a non-reflective state, and is different from noise in which the intensity of reflected light increases or decreases. In addition, as a method for measuring such a reflection spectrum, an ordinary spectrophotometer can be used. In the present invention, however, a method for measuring using a trade name “Multi-channel spectrometer Fastvert” manufactured by Soma Optical Co., Ltd. Is adopted. Examples of such a three-dimensional regular array structure include a face-centered cubic structure and a body-centered cubic structure. The peak is preferably a peak at a wavelength between 350 and 1600 nm (“Fastvert S-2650” for wavelengths of 350 to 1050 nm and “Fastvert S-2710” for wavelengths of 900 to 1600 nm).

また、このような3次元規則配列状態におけるコロイド粒子の最近接粒子間の距離の平均としては、特に制限されないが、コロイド粒子の平均粒径の0.01〜10倍の範囲にあることが好ましく、0.05〜2倍の範囲にあることがより好ましい。前記最近接粒子間の距離の平均が前記下限未満では、ポリマーマトリックスの体積が少なくなるため強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、コロイド粒子を3次元規則配列させることが困難になる傾向にある。   In addition, the average distance between the closest particles of the colloidal particles in such a three-dimensional ordered arrangement state is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10 times the average particle diameter of the colloidal particles. More preferably, it is in the range of 0.05 to 2 times. If the average distance between the closest particles is less than the lower limit, the volume of the polymer matrix tends to decrease and the strength tends to decrease. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is difficult to arrange colloidal particles in a three-dimensional regular array. Tend to be.

また、前記分散媒成分中に、反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態でコロイド粒子を分散させる方法(以下、単に「分散方法」という。)としては、コロイド粒子を分散させて前記3次元規則配列状態とすることが可能な方法であればよく、特に制限されず、例えば、超音波を長時間印加する方法、長時間撹拌する方法、加熱する方法、アルコール等の溶媒を加えて分散させる方法等を適宜採用することができる。なお、このような分散方法においては、コロイド粒子を3次元規則配列状態とするために、例えば、所定時間ごとに反射スペクトルを測定して反射ピークが現れるまで分散工程を繰り返す方法を採用してもよい。   Further, as a method of dispersing colloidal particles in the dispersion medium component in a three-dimensional regular arrangement state having a reflection peak in a reflection spectrum (hereinafter, simply referred to as “dispersion method”), the colloidal particles are dispersed and the 3 Any method can be used as long as it can be in a dimensionally ordered state. For example, a method of applying ultrasonic waves for a long time, a method of stirring for a long time, a method of heating, or adding a solvent such as alcohol to disperse The method of making it etc. can be employ | adopted suitably. In such a dispersion method, in order to bring the colloidal particles into a three-dimensional regular array state, for example, a method of measuring the reflection spectrum every predetermined time and repeating the dispersion step until a reflection peak appears may be adopted. Good.

さらに、このような分散方法として超音波を印加する方法を採用する場合においては、用いるモノマーの種類、コロイド分散液の粘度及びコロイド粒子の濃度等によって異なるものではあるが、より確実にコロイド粒子を前記3次元規則配列状態に配列させるという観点から、超音波を0.5〜24時間(より好ましくは1〜10時間)印加することが好ましい。超音波の印加時間が前記下限未満では、コロイド粒子を3次元規則配列状態に配列させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、分散工程に必要以上の時間をかけることから、作業効率が低下する傾向にある。   Further, when adopting a method of applying ultrasonic waves as such a dispersion method, although it varies depending on the type of monomer used, the viscosity of the colloidal dispersion, the concentration of the colloidal particles, etc., the colloidal particles are more reliably used. From the viewpoint of arranging in the three-dimensional regular arrangement state, it is preferable to apply ultrasonic waves for 0.5 to 24 hours (more preferably 1 to 10 hours). If the application time of the ultrasonic wave is less than the lower limit, it tends to be difficult to arrange the colloidal particles in a three-dimensional ordered arrangement state. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the dispersion process takes more time than necessary. The working efficiency tends to decrease.

また、このような超音波の周波数は特に制限されず、16kHz以上であればよく、20〜200kHzとすることが好ましい。前記周波数が前記下限未満では、コロイド粒子を3次元規則配列状態に配列させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、コロイド粒子が凝集し易くなり、やはり3次元規則配列状態に配列させることが困難となる傾向にある。   Moreover, the frequency in particular of such an ultrasonic wave is not restrict | limited, What is necessary is just 16 kHz or more, and it is preferable to set it as 20-200 kHz. If the frequency is less than the lower limit, it tends to be difficult to arrange the colloidal particles in a three-dimensional ordered arrangement state. On the other hand, if the frequency exceeds the upper limit, the colloidal particles are likely to aggregate, and again the three-dimensional ordered arrangement state. It tends to be difficult to arrange them.

また、このような超音波を印加する際の温度条件としては特に制限されないが、0〜80℃(より好ましくは10〜60℃)であることが好ましい。このような温度条件が前記下限未満では、コロイド粒子の分散効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、モノマーの重合反応が進行したり、分散媒成分が変性したり、あるいは、成分組成が変化するなどしてコロイド結晶の形成が困難となる傾向にある。   Moreover, it does not restrict | limit especially as temperature conditions at the time of applying such an ultrasonic wave, However, It is preferable that it is 0-80 degreeC (preferably 10-60 degreeC). If such temperature condition is less than the lower limit, the dispersion efficiency of the colloidal particles tends to decrease.On the other hand, if the upper limit is exceeded, the polymerization reaction of the monomer proceeds, the dispersion medium component is modified, or It tends to be difficult to form colloidal crystals due to changes in the component composition.

さらに、前記分散方法としてアルコール等の溶媒を加える方法を採用する場合においては、より確実にコロイド粒子を前記3次元規則配列状態に配列させるという観点から、前記溶媒として、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等を用いることが好ましい。また、このような溶媒の含有量としては、親水性モノマーにコロイド粒子を含有させた混合物100質量部に対して30質量部以下とすることが好ましい。このような溶媒の含有量が前記上限を超えると、モノマーを重合させてポリマーとした場合に溶媒を含んだゲルとなる傾向にある。   Further, in the case of adopting a method of adding a solvent such as alcohol as the dispersion method, from the viewpoint of more surely arranging the colloidal particles in the three-dimensional regular array state, methanol, ethanol, propanol, butanol are used as the solvent. Etc. are preferably used. In addition, the content of such a solvent is preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of a mixture in which colloidal particles are contained in a hydrophilic monomer. If the content of such a solvent exceeds the above upper limit, when the monomer is polymerized to form a polymer, it tends to be a gel containing the solvent.

また、前記コロイド分散液においては、その粘度を10〜100mPa・sとすることが好ましい。ここで、「粘度」としては、回転型粘度計としてレオメトリックス・サイエンティフィック社製の「フルードスペクトロメータ ARES」を用い、直径25mm、コーン角度0.1radのコーンプレートを利用して、温度:25℃±0.1℃、せん断速度:1000S−1の条件で測定される粘度の値を採用する。このような粘度が前記下限未満では液ダレが顕著になり、形状物への均一な塗布が困難になるばかりか、コロイド結晶膜として十分に機能させることが可能な膜厚を確保することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、十分に平滑で且つ良好な発色を示すコロイド結晶膜が得ることが困難となり、更には、得られるコロイド結晶膜の反射スペクトルにおいて十分に高度な反射率の反射ピーク(反射ピーク強度が30%を超えるような反射ピーク)が得られなくなる傾向にある。また、このようなコロイド分散液の粘度としては、同様の観点で、より平滑で且つより十分に発色のよいコロイド結晶膜を効率よく得ることが可能となることから、20〜60mPa・sであることがより好ましい。また、このような粘度のコロイド分散液は、基材への塗布方法としてスプレー塗装法を利用する際に好適に用いることができる。 In the colloidal dispersion, the viscosity is preferably 10 to 100 mPa · s. Here, as the “viscosity”, a “fluid spectrometer ARES” manufactured by Rheometrics Scientific is used as a rotational viscometer, and a cone plate having a diameter of 25 mm and a cone angle of 0.1 rad is used. The viscosity value measured under the conditions of 25 ° C. ± 0.1 ° C. and shear rate: 1000 S −1 is adopted. When the viscosity is less than the lower limit, dripping becomes remarkable, and it is difficult not only to uniformly apply to a shape, but it is also difficult to secure a film thickness that can sufficiently function as a colloidal crystal film. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, it is difficult to obtain a sufficiently smooth colloidal crystal film showing good color development, and furthermore, the reflection spectrum of the resulting colloidal crystal film has a sufficiently high degree of reflection. There is a tendency that a reflection peak of the reflectance (a reflection peak whose reflection peak intensity exceeds 30%) cannot be obtained. In addition, the viscosity of such a colloidal dispersion is 20 to 60 mPa · s because it is possible to efficiently obtain a smoother and more sufficiently colored colloidal crystal film from the same viewpoint. It is more preferable. A colloidal dispersion having such a viscosity can be suitably used when a spray coating method is used as a coating method on a substrate.

なお、このようなコロイド分散液の粘度を前述のような範囲に調整する方法としては、前記分散媒成分中のモノマーの種類を適宜選択することで粘度を前述のような範囲に調整する方法、2種以上のモノマーを用いる場合に粘度の低いモノマーを少なくとも1種含有させてコロイド分散液全体の粘度を前述のような範囲に調整する方法、溶媒を混合することによってコロイド分散液の粘度を低くする方法、塗料に一般的に用いられる粘度調整剤を用いる方法等が挙げられる。このような粘度の低いモノマーとしては特に制限されず、前述のモノマーの中から適宜選択して利用することができる。   In addition, as a method of adjusting the viscosity of such a colloidal dispersion to the above range, a method of adjusting the viscosity to the above range by appropriately selecting the type of monomer in the dispersion medium component, When using two or more monomers, a method of adjusting the viscosity of the entire colloidal dispersion to the above-mentioned range by containing at least one monomer having a low viscosity, and reducing the viscosity of the colloidal dispersion by mixing a solvent. And a method using a viscosity modifier generally used in paints. Such a low-viscosity monomer is not particularly limited, and can be appropriately selected from the aforementioned monomers and used.

また、このようなコロイド分散液においては、光重合開始剤を含有させてもよい。このようにコロイド分散液に光重合開始剤を含有させることにより、前記モノマーを重合させる際に、紫外光等を照射することにより効率よく重合させることが可能となる。このような光重合開始剤としては特に制限されず、公知の光重合開始剤を適宜用いることができ、例えば、ベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、アントラキノン、チオキサン、ケタール、アセトフェノン等のカルボニル化合物や、ジスルフィド、ジチオカーバメート等のイオウ化合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物、アゾ化合物、遷移金属錯体、ポリシラン化合物、色素増感剤等が挙げられる。   Such a colloidal dispersion may contain a photopolymerization initiator. Thus, by allowing the colloidal dispersion to contain a photopolymerization initiator, when the monomer is polymerized, it can be efficiently polymerized by irradiation with ultraviolet light or the like. Such a photopolymerization initiator is not particularly limited, and a known photopolymerization initiator can be used as appropriate. Examples thereof include sulfur compounds such as carbamate, organic peroxides such as benzoyl peroxide, azo compounds, transition metal complexes, polysilane compounds, and dye sensitizers.

また、このような光重合開始剤の添加量としては特に制限されないが、用いたモノマーの種類等に応じて適宜変更できるが、前記コロイド分散液に対して0.1〜5質量%(より好ましくは0.5〜3質量%)とすることが好ましい。このような光重合開始剤の添加量が前記下限未満では紫外光等の光を照射してモノマーを重合させることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、分散液状態でコロイド結晶を形成させることが困難となる傾向にある。   Further, the amount of such a photopolymerization initiator added is not particularly limited, but can be appropriately changed according to the type of monomer used, but is 0.1 to 5% by mass (more preferably) with respect to the colloidal dispersion. Is preferably 0.5-3 mass%. When the addition amount of such a photopolymerization initiator is less than the lower limit, it tends to be difficult to polymerize the monomer by irradiating light such as ultraviolet light, and on the other hand, when the upper limit is exceeded, the colloid is in a dispersion state. It tends to be difficult to form crystals.

さらに、前記コロイド分散液には、本発明の効果を損なわない範囲において、顔料やUV吸収剤等の一般的に塗料に添加することが可能な各種添加剤を適宜含有させていてもよい。   Furthermore, the colloid dispersion liquid may appropriately contain various additives that can be generally added to paints, such as pigments and UV absorbers, as long as the effects of the present invention are not impaired.

次に、工程(B)について説明する。工程(B)は、表面が前記コロイド分散液に対して0°以上40°以下の範囲の第一の接触角を有する基材を準備する工程である。   Next, the step (B) will be described. Step (B) is a step of preparing a base material having a first contact angle in the range of 0 ° to 40 ° with respect to the colloidal dispersion.

このような基材の材質は特に制限されず、その基材上の表面の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下に調製することが可能なものであればよい。そのため、このような基材としては、例えば、ガラス、金属、各種プラスチックからなる基材を用いることができる。また、このような基材の形状は特に制限されず、板状、円形状、球状等の各種形状としてもよい。なお、本発明においては、前記コロイド分散液を利用するため、基材の面が曲面であってもコロイド結晶膜を成膜することが可能である。なお、このような「接触角」の測定方法は後述する。   The material of such a substrate is not particularly limited as long as the contact angle of the surface on the substrate with respect to the colloidal dispersion can be adjusted to 0 ° or more and 40 ° or less. Therefore, as such a substrate, for example, a substrate made of glass, metal, or various plastics can be used. In addition, the shape of such a substrate is not particularly limited, and may be various shapes such as a plate shape, a circular shape, and a spherical shape. In the present invention, since the colloidal dispersion is used, it is possible to form a colloidal crystal film even if the surface of the substrate is a curved surface. A method for measuring such a “contact angle” will be described later.

また、このような基材においては、当初より表面の前記コロイド分散液に対する接触角が0°以上40°以下の範囲にあるものを用いてもよく、あるいは、前記コロイド分散液に対する接触角を変化させる処理を基材に施して、基材表面の前記コロイド分散液に対する接触角が0°以上40°以下の範囲内となるようにしたものを用いてもよい。このような基材表面のコロイド分散液に対する接触角を変化させる処理としては、特に限定されず、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を変化させることが可能な公知の方法を適宜利用することができ、例えば、中島章著「固体表面の濡れ制御」(内田老鶴圃、2007年発行)第9章に記載されている化学的処理や物理的処理を適宜利用することができる。例えば、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を向上させて、前記表面の接触角を0°以上40°以下の所望の大きさとなるようにする方法としては、基材にコロイド分散液に対する濡れ性を増大させるような処理(親水化処理等:例えばプラズマ処理やUVオゾン処理等)を施すことにより、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を向上させて、表面のコロイド分散液に対する接触角が0°以上40°以下となるようにする方法を採用してもよい。また、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を低下させて、前記表面の接触角を0°以上40°以下の範囲の所望の大きさの接触角とする方法としては、例えば、エタノール、n‐プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコールをしみ込ませたベンコットで基材の表面を拭くことにより基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を低下させて、前記表面の接触角を0°以上40°以下の範囲の所望の大きさの接触角とする方法や、シランカップリング剤による撥水化処理を施して、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を低下させて、前記表面の接触角を0°以上40°以下の範囲の所望の大きさの接触角とする方法等を利用してもよい。このように、基材表面のコロイド分散液に対する接触角を変化させる処理を施すことにより、0°以上40°以下の範囲の所望の角度の第一の接触角を有する基材を容易に得ることができる。なお、このような第一の接触角が40°を超えると、膜厚が十分に薄いコロイド結晶膜を製造することができなくなる。   Moreover, in such a base material, a substrate whose surface contact angle with respect to the colloid dispersion liquid is in the range of 0 ° to 40 ° from the beginning may be used, or the contact angle with respect to the colloid dispersion liquid may be changed. You may use what made the base material surface the contact angle with respect to the said colloid dispersion liquid in the range of 0 to 40 degree. The treatment for changing the contact angle of the substrate surface with respect to the colloidal dispersion is not particularly limited, and a known method capable of changing the wettability with respect to the colloidal dispersion on the surface of the substrate is appropriately used. For example, the chemical treatment and the physical treatment described in Chapter 9 of Akira Nakajima “Control of Wetting of Solid Surface” (Uchida Otsukuru, 2007) Chapter 9 can be used as appropriate. For example, as a method for improving the wettability of the substrate surface to the colloidal dispersion so that the contact angle of the surface has a desired size of 0 ° to 40 °, the substrate is wetted with respect to the colloidal dispersion. By improving the wettability of the surface of the base material to the colloidal dispersion by applying a treatment (such as a hydrophilization treatment, such as plasma treatment or UV ozone treatment), the contact angle of the surface with the colloidal dispersion is increased. A method may be employed in which the angle is 0 ° or more and 40 ° or less. Further, as a method for reducing the wettability of the surface of the base material to the colloidal dispersion so that the contact angle of the surface has a desired contact angle in the range of 0 ° to 40 °, for example, ethanol, n -Wetting of the surface of the substrate with a becot impregnated with alcohol such as propanol, isopropanol, n-butanol, etc., reduces the wettability of the substrate surface to the colloidal dispersion, and the contact angle of the surface is 0 ° or more 40 The contact angle of the surface can be reduced by reducing the wettability of the surface of the substrate to the colloidal dispersion by applying a water repellency treatment with a silane coupling agent, or a method of obtaining a contact angle of a desired size in the range of A method of setting the contact angle to a desired size in the range of 0 ° to 40 ° may be used. Thus, the base material which has the 1st contact angle of the desired angle of the range of 0 degree or more and 40 degrees or less is easily obtained by performing the process which changes the contact angle with respect to the colloid dispersion liquid of the base-material surface. Can do. Note that when the first contact angle exceeds 40 °, a sufficiently thin colloidal crystal film cannot be produced.

次に、工程(C)について説明する。工程(C)は、前記基材の表面の一部の領域の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる表面処理を前記基材に施して、前記表面処理後の前記一部の領域を前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とする工程である。   Next, process (C) is demonstrated. In the step (C), after the surface treatment, the substrate is subjected to a surface treatment for changing a contact angle of the partial region of the surface of the substrate with respect to the colloidal dispersion in a range of 0 ° to 40 °. The partial region is a step having a second contact angle at which an angle difference from the first contact angle is 4 ° or more.

このように、前記基材の表面の一部の領域の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる表面処理の方法としては、任意の領域に対して前述の基材表面のコロイド分散液に対する接触角を変化させる処理を施せばよく、例えば、任意の領域をマスキングした後にプラズマ処理、UVオゾン処理等の物理的処理を施すことにより、マスキングされていない領域に対して表面処理を施し、マスキングされていない領域の親水性を向上させて、0°以上40°以下の範囲においてマスキングされていない領域の接触角を変化させる方法や、一部の領域をマスキングした後、マスクを介して、エタノール、n‐プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコールをしみ込ませたベンコットで基材の表面を拭いて局所的に接触角を大きくすることにより、マスキングされていない領域の撥水性を向上させて、0°以上40°以下の範囲においてマスキングされていない領域の接触角を変化させる方法、シランカップリング剤による撥水化処理を部分的に施して局所的に接触角を大きくすることにより、処理を施した領域の撥水性を向上させて0°以上40°以下の範囲において接触角を変化させる方法、基材表面に対して金属棒を局所的に接触させるにより、金属棒の接触した領域の接触角を大きくさせて0°以上40°以下の範囲において金属棒の接触した領域の接触角を変化させる方法等を適宜採用することができる。なお、前記金属棒としては原子間力顕微鏡のプローブを用いてもよい。また、このような表面処理の方法としては、簡便に一部の領域の接触角を変化させることが可能となるという観点から、任意の領域をマスキングしながらプラズマ処理やUVオゾン処理等の物理的処理を施す方法を採用することが好ましい。   As described above, as the surface treatment method for changing the contact angle of the partial region of the surface of the substrate with respect to the colloidal dispersion in the range of 0 ° or more and 40 ° or less, the above-mentioned group is applied to an arbitrary region. What is necessary is just to perform the process which changes the contact angle with respect to the colloid dispersion liquid of the material surface, for example, by masking an arbitrary area | region and performing physical treatments, such as a plasma process and UV ozone treatment, with respect to the area | region which is not masked Applying surface treatment to improve the hydrophilicity of the unmasked area and changing the contact angle of the unmasked area in the range of 0 ° to 40 °, or after masking some areas The base material is covered with a becot impregnated with alcohol such as ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol through a mask. A method of improving the water repellency of the unmasked region by wiping the surface locally to increase the contact angle and changing the contact angle of the unmasked region in the range of 0 ° to 40 °, By partially applying a water repellency treatment with a silane coupling agent to locally increase the contact angle, the water repellency of the treated region is improved and the contact angle is increased in the range of 0 ° to 40 °. The contact method of the region where the metal rod is in contact in the range of 0 ° or more and 40 ° or less by increasing the contact angle of the region where the metal rod is contacted by locally bringing the metal rod into contact with the surface of the substrate. A method of changing the angle or the like can be appropriately employed. As the metal rod, an atomic force microscope probe may be used. As such a surface treatment method, from the viewpoint that the contact angle of a part of the region can be easily changed, physical treatment such as plasma treatment or UV ozone treatment is performed while masking an arbitrary region. It is preferable to employ a method for performing the treatment.

また、このような工程(C)においては、前記表面処理を前記基材に施して、前記表面処理後の前記一部の領域を前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とする。このような第二の接触角と第一の接触角との角度の差が4°未満では、第一の接触角を有する領域と第二の接触角を有する領域とにおいて、コロイド分散液の濡れ広がり方に大きな変化がなく、十分な凹凸を有するコロイド結晶膜を形成させることができず、十分にパターニングをすることができなくなる。   Moreover, in such a process (C), the said surface treatment is given to the said base material, The difference of an angle with said 1st contact angle is 4 degrees or more in the said one part area | region after the said surface treatment. It is set as the area | region which has the 2nd contact angle which becomes. When the difference in angle between the second contact angle and the first contact angle is less than 4 °, the colloidal dispersion liquid is wetted in the region having the first contact angle and the region having the second contact angle. There is no significant change in the spreading method, a colloidal crystal film having sufficient unevenness cannot be formed, and patterning cannot be performed sufficiently.

なお、このような角度の差を生じさせるために、例えば、前述のようなプラズマ処理やUVオゾン処理等の物理的処理を採用する場合には表面処理を施す時間を適宜変更して、角度差が所定の大きさとなるようにしてもよく、他方、前述のようなシランカップリング剤による撥水化処理を部分的に施す方法を採用する場合にはカップリング剤の種類を適宜変更して、角度差が所定の大きさとなるようにしてもよい。このようにして、第二の接触角と第一の接触角との差を4°以上とすることで、基材が、表面上に第一の接触角を有する領域と第二の接触角を有する領域とを有するものとなり、領域によってコロイド分散液に対する濡れ性の大きさが十分に異なるものとなるため、その濡れ性の大きさの違いに応じて、基材の表面上に形成されるコロイド分散液の塗膜の膜厚を変化させることが可能となる。このように、第二の接触角と第一の接触角との差を4°以上とすることで、意図的に膜厚分布を形成させることが可能となり、容易に凹凸を有するコロイド結晶膜を製造することができる。一方、本発明において用いられるコロイド分散液においてはコロイド粒子が自己組織的に規則配列し、このような規則配列は前記分散液の塗膜の膜厚に依存する。そのため、本発明においては、凹凸を形成させて、膜の厚みに応じて構造発色を変化させることも可能となり、高度な意匠性を有するパターニング膜を得ることが可能である。このように、本発明においては、基材表面のコロイド分散液に対する濡れ性を局所的に変化させることで、基材上に形成されるコロイド結晶膜の構造発色を変化させることが可能であるため、従来のように半導体リソグラフィのような煩雑な工程を施すことなく、簡便な工程でパターニングをすることが可能である。   In order to cause such a difference in angle, for example, when a physical treatment such as plasma treatment or UV ozone treatment as described above is adopted, the time for performing the surface treatment is appropriately changed to change the angle difference. On the other hand, when adopting a method of partially applying the water repellency treatment with the silane coupling agent as described above, the type of the coupling agent is appropriately changed, You may make it an angle difference become a predetermined magnitude | size. In this way, by setting the difference between the second contact angle and the first contact angle to be 4 ° or more, the substrate has a region having the first contact angle on the surface and the second contact angle. And the areas of wettability with respect to the colloidal dispersion are sufficiently different depending on the areas. It becomes possible to change the film thickness of the coating film of the dispersion. Thus, by setting the difference between the second contact angle and the first contact angle to be 4 ° or more, it becomes possible to intentionally form a film thickness distribution, and to easily form an uneven colloidal crystal film. Can be manufactured. On the other hand, in the colloidal dispersion used in the present invention, colloidal particles are regularly arranged in a self-organized manner, and such an ordered arrangement depends on the film thickness of the coating film of the dispersion. Therefore, in the present invention, it is possible to form irregularities and change the structural color depending on the thickness of the film, and it is possible to obtain a patterning film having a high degree of design. Thus, in the present invention, it is possible to change the structural color of the colloidal crystal film formed on the substrate by locally changing the wettability of the substrate surface to the colloidal dispersion. Thus, patterning can be performed by a simple process without performing a complicated process as in conventional semiconductor lithography.

また、このような表面処理においては、第一及び第二の接触角のうちの一方の角度を0°以上6°以下とし、他方の角度を6°超40°以下(より好ましくは10°以上30°以下)とすることが好ましい。このような接触角の条件を満たすように表面処理を行う方法としては特に制限されず、例えば、コロイド分散液に対する第一の接触角が6°超40°以下の表面を有する基材を用い、基材表面の一部の領域をマスキングしながらプラズマ処理やUVオゾン処理等の物理的処理を施して、マスキングされていない領域の接触角を0°以上6°以下として第二の接触角を0°以上6°以下とする方法を採用してもよく、第一の接触角が0°以上6°以下の表面を有する基材を用い、基材表面の一部の領域をマスキングした後、マスクを介して、エタノール、n‐プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコールをしみ込ませたベンコットで基材の表面を拭いてマスキングされていない領域の接触角を6°超40°以下として第二の接触角を6°超40°以下とする方法、更には、第一の接触角が0°以上6°以下の表面を有する基材を用い、シランカップリング剤による撥水化処理を部分的に施して処理を施した領域の接触角を6°超40°以下として第二の接触角を6°超40°以下とする方法を採用してもよい。なお、ここにいう接触角の6°という大きさは、接触角計における0°付近の接触角の測定誤差が大きいことから、測定誤差を勘案して、これ以下の角度であれば、完全濡れあるいは完全濡れに近い状態であるとして決めた値である。すなわち、接触角の6°という大きさは、完全濡れに近い状態と付着濡れの状態とを同一表面上で達成するために求めた角度であり、接触角が6°以下の領域ではいわゆる完全濡れに近い状態が形成される。そのため、このように表面の一部の領域の接触角を変化させて、第一及び第二の接触角のうちの一方の角度を0°以上6°以下とし、他方の角度を6°超40°以下(より好ましくは10°以上30°以下)とすることにより、接触角が0°以上6°以下の領域では、いわゆる完全濡れに近い状態が形成されてコロイド分散液がより濡れ広がり易いのに対して、接触角が6°超40°以下の領域ではいわゆる付着濡れと呼ばれる濡れ性が達成されて、コロイド分散液の濡れ広がり方が接触角が0°以上6°以下の領域よりも遅い。そして、このようなコロイド分散液の濡れ広がり方の違いを利用することにより、より容易に塗膜の膜厚を変化させることが可能となり、これにより、本発明において好適な25〜45μmの範囲の平均膜厚を有する領域と前記範囲外の平均膜厚を有する領域とを有するコロイド結晶膜を製造することも達成できる。   In such surface treatment, one of the first and second contact angles is set to 0 ° to 6 °, and the other angle is more than 6 ° to 40 ° (more preferably 10 ° or more). 30 ° or less). The surface treatment method is not particularly limited so as to satisfy such a contact angle condition. For example, a base material having a surface with a first contact angle with respect to the colloidal dispersion of more than 6 ° and 40 ° or less is used. Physical treatment such as plasma treatment or UV ozone treatment is performed while masking a part of the substrate surface, and the contact angle of the unmasked region is set to 0 ° to 6 °, and the second contact angle is set to 0. A method in which the angle is not less than 6 ° and not more than 6 ° may be adopted. A mask having a first contact angle of 0 ° or more and 6 ° or less is masked after masking a part of the substrate surface. Then, the surface of the substrate is wiped with a becot impregnated with alcohol such as ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, etc., and the contact angle of the unmasked region is set to more than 6 ° and 40 ° or less. contact And a substrate having a surface with a first contact angle of 0 ° or more and 6 ° or less, and partially subjected to water repellency treatment with a silane coupling agent. You may employ | adopt the method which makes the contact angle of the area | region which performed the process more than 6 degrees and 40 degrees or less, and makes a 2nd contact angle more than 6 degrees and 40 degrees or less. Note that the contact angle of 6 ° here has a large contact angle measurement error near 0 ° in the contact angle meter. Therefore, if the angle is less than this, it is completely wet. Alternatively, the value is determined as being almost completely wet. That is, the contact angle of 6 ° is an angle obtained in order to achieve a state close to complete wetting and a state of adhesion wetting on the same surface, and so-called complete wetting in a region where the contact angle is 6 ° or less. A state close to is formed. Therefore, by changing the contact angle of a partial region of the surface in this way, one of the first and second contact angles is set to 0 ° or more and 6 ° or less, and the other angle is over 6 °. When the contact angle is 0 ° or less (more preferably 10 ° or more and 30 ° or less), in a region where the contact angle is 0 ° or more and 6 ° or less, a state close to so-called complete wetting is formed, and the colloidal dispersion is more likely to spread. On the other hand, in a region where the contact angle is more than 6 ° and not more than 40 °, so-called wettability called adhesion wetting is achieved, and the way in which the colloidal dispersion spreads is slower than the region where the contact angle is 0 ° or more and 6 ° or less. . And it becomes possible to change the film thickness of a coating film more easily by utilizing the difference in the wet spreading method of such a colloid dispersion liquid, and, thereby, in the range of 25-45 micrometers suitable in this invention. It is also possible to produce a colloidal crystal film having a region having an average film thickness and a region having an average film thickness outside the above range.

また、基材の表面の接触角について、「表面張力の物理学」(吉岡書店、2003年発行)を参照すると、大きな水滴(水たまり)の厚さeは、下記式:
e=2κ−1・sin(θ/2)
(式中、eは水滴の厚さ(塗膜の膜厚)を示し、θは接触角を示し、κ−1は毛管長を示す。)
を計算することにより求められることが記載されており、かかる計算により求められる膜厚eよりも薄い膜厚では膜を維持できずに、より小さな重力の影響を受けない程度の大きさの滴となることが記載されている。また、同書によると、液体の毛管長κ−1は、水など一般的なものでおよそ2mmであると記載されている。ここで、仮にκ−1を1mmとして、いくつかの接触角について、膜厚eを計算すると、θ=6°では膜厚eが105μmとなり、θ=30°では膜厚eが518μmとなり、θ=40°では膜厚eが684μmとなり、θ=60°では膜厚eが1000μmとなる。同書によれば、κ−1が1mmである場合には、θが6°である場合でさえも60μm以下のような十分に薄い膜を維持できないことになる。しかしながら、本発明において用いるコロイド分散液においては、コロイド分散液に対する接触角が30°程度の基板においても、平均膜厚50μmの膜を形成することが可能である。このように、本発明においては、用いるコロイド分散液との関係で、接触角40°以下の基板を用いた場合にも十分に薄い平均膜厚(好ましくは60μm以下)を有するコロイド結晶膜を製造できることを見出しており、かかる観点から、前記基材のコロイド分散液に対する接触角の上限を40°としている。
In addition, regarding the contact angle of the surface of the substrate, referring to “Physics of surface tension” (issued by Yoshioka Shoten, 2003), the thickness e of a large water droplet (puddle) is expressed by the following formula:
e = 2κ −1 · sin (θ / 2)
(In the formula, e represents the thickness of the water droplet (film thickness of the coating film), θ represents the contact angle, and κ −1 represents the capillary length.)
It is described that the film can be obtained by calculating, and the film cannot be maintained at a film thickness smaller than the film thickness e obtained by such calculation, It is described that it becomes. According to the same book, the capillary length of liquid κ -1 is generally 2 mm, such as water. Here, assuming that κ −1 is 1 mm and the film thickness e is calculated for several contact angles, the film thickness e is 105 μm at θ = 6 °, the film thickness e is 518 μm at θ = 30 °, and θ The film thickness e is 684 μm at = 40 °, and the film thickness e is 1000 μm at θ = 60 °. According to the same book, when κ −1 is 1 mm, a sufficiently thin film of 60 μm or less cannot be maintained even when θ is 6 °. However, in the colloidal dispersion used in the present invention, a film having an average film thickness of 50 μm can be formed even on a substrate having a contact angle of about 30 ° with respect to the colloidal dispersion. Thus, in the present invention, a colloidal crystal film having a sufficiently thin average film thickness (preferably 60 μm or less) is produced even when a substrate having a contact angle of 40 ° or less is used in relation to the colloid dispersion used. From this viewpoint, the upper limit of the contact angle of the substrate with respect to the colloidal dispersion is set to 40 °.

なお、このような基材の表面のコロイド分散液に対する接触角は一般的に表面処理を施した後、時間が経過すると徐々に変化する傾向にあるため、本発明においては、基材の「コロイド分散液に対する接触角」として、表面処理を施した後、30分経過後に測定した値を採用する。また、本発明において「接触角」の測定方法としては、JIS規格R3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準じて測定する方法であり、測定装置として協和界面化学社製の商品名「CA−A」を利用し、23℃の温度条件下において、2mLの液滴(分散液)を用いて、液滴を滴下した後、約15秒後に、基板面と液滴と空気との三つが接する点と液滴の頂点とを結ぶ直線が基板面となす角度を読み取り、その角度の値を2倍することにより接触角の値を測定する方法を採用する。また、このような「接触角」は、上述のように基材に表面処理を施した場合には表面処理後30分経過した際に測定し、それ以外の場合には基材をそのまま用いて測定する。更に、このようなコロイド分散液に対する接触角は表面処理後1時間程度は顕著に変化することがないため、工程(B)及び工程(C)で得られた基材は、それぞれ表面処理を行った後、1時間以内に利用することが好ましい。   Since the contact angle of the surface of the base material with respect to the colloidal dispersion generally has a tendency to gradually change over time after the surface treatment, in the present invention, the colloidal dispersion of the base material As the “contact angle with respect to the dispersion liquid”, a value measured 30 minutes after the surface treatment is applied. Further, in the present invention, the “contact angle” is measured according to JIS standard R3257 “Testing method for wettability of substrate glass surface”, and the product name “CA” manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd. is used as a measuring device. -A "and using a 2 mL droplet (dispersion) under a temperature condition of 23 ° C., about 15 seconds later, the substrate surface, the droplet, and the air A method is adopted in which the angle formed by the straight line connecting the contact point and the vertex of the droplet with the substrate surface is read and the value of the contact angle is measured by doubling the angle value. In addition, such “contact angle” is measured when 30 minutes have passed after the surface treatment when the substrate is surface-treated as described above, and otherwise the substrate is used as it is. taking measurement. Furthermore, since the contact angle with respect to such a colloidal dispersion does not change significantly for about 1 hour after the surface treatment, the substrates obtained in the step (B) and the step (C) are subjected to the surface treatment, respectively. After that, it is preferable to use within one hour.

次に、工程(D)を説明する。工程(D)は、前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布して塗膜を形成する工程である。   Next, process (D) is demonstrated. Step (D) is a step in which the colloidal dispersion is applied to the surface-treated substrate to form a coating film.

このようなコロイド分散液を基材に塗布する方法としては特に制限されず、液体を固体表面に塗布することが可能な公知の方法を適宜利用することができ、例えば、スプレー塗装法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ドクターブレード法等を利用できる。ただし、スピンコート法は、遠心力により発生するせん断力による粒子配列(結晶化)作用があるため、基材表面の濡れ性による発色の違いが得られ難いため適用が困難である。   The method for applying such a colloidal dispersion to a substrate is not particularly limited, and a known method capable of applying a liquid to a solid surface can be used as appropriate, for example, spray coating, dip coating, and the like. Method, roll coating method, bar coating method, doctor blade method and the like can be used. However, the spin coating method is difficult to apply because it has a particle arrangement (crystallization) effect due to a shearing force generated by a centrifugal force, and it is difficult to obtain a color difference due to the wettability of the substrate surface.

また、このようなコロイド分散液を基材に塗布する方法としては、曲面を有する基材への成膜が可能であること、コロイド結晶の発色の均一性が得られやすいなどの点から、スプレー塗装法を用いることがより好ましい。このようなスプレー塗装の方法としては特に制限されず、エアースプレーガンによるスプレー塗装であってもよく、あるいは、エアレスガンによるスプレー塗装であってもよい。また、このようなスプレー塗装の際の雰囲気や温度等の各種条件は特に制限されず、公知のスプレー塗装の条件を適宜採用することができ、用いるコロイド分散液中のモノマーの種類等に応じて適宜調整すればよい。また、このようにスプレー塗装法を利用する場合には、より均一に塗装を施すことができ且つ十分な厚みの塗膜を得ることができるという観点から、前述のように25℃±0.1℃の温度条件下においてせん断速度1000S−1で測定した粘度が10〜100mPa・s(より好ましくは20〜60mPa・s)のコロイド分散液を利用することが好ましい。 In addition, as a method of applying such a colloidal dispersion to a base material, spraying can be performed on a base material having a curved surface, and it is easy to obtain uniform color development of colloidal crystals. It is more preferable to use a coating method. The spray coating method is not particularly limited, and may be spray coating using an air spray gun, or may be spray coating using an airless gun. In addition, various conditions such as the atmosphere and temperature at the time of such spray coating are not particularly limited, and known spray coating conditions can be adopted as appropriate, depending on the type of monomer in the colloidal dispersion to be used, etc. What is necessary is just to adjust suitably. Further, when the spray coating method is used in this way, the coating can be applied more uniformly and a coating having a sufficient thickness can be obtained at 25 ° C. ± 0.1 as described above. It is preferable to use a colloidal dispersion having a viscosity of 10 to 100 mPa · s (more preferably 20 to 60 mPa · s) measured at a shear rate of 1000 S −1 under a temperature condition of ° C.

また、このようにして前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布して塗膜を形成した後においては、コロイド分散液の濡れ広がり方の違いを利用して十分に凹凸を形成させることや塗膜中において自己組織的に粒子を再配列させることを達成させるために、所定時間静置することが好ましい。このようにして塗膜を静置する時間としては、用いる分散媒成分の種類等によっても異なるものであり一概には言えないが、十分に凹凸が形成され且つ十分に粒子が再配列される時間とすればよく、例えば、10分間程度以上(より好ましくは10分〜1時間程度)とすることが挙げられる。   In addition, after forming the coating film by applying the colloidal dispersion to the substrate after the surface treatment in this way, sufficient unevenness is formed by utilizing the difference in the wetting and spreading of the colloidal dispersion. In order to achieve self-organization and rearrangement of particles in the coating film, it is preferable to stand for a predetermined time. The time for allowing the coating film to stand in this manner varies depending on the type of the dispersion medium component used and cannot be generally specified, but it is a time for sufficiently forming irregularities and sufficiently rearranging the particles. For example, it may be about 10 minutes or more (more preferably about 10 minutes to 1 hour).

次に、工程(E)について説明する。工程(E)は、前記塗膜中の前記分散媒成分を重合させてコロイド結晶をポリマーで固定化せしめ、前記第一の接触角を有する領域と前記第二の接触角を有する領域の形状に応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得る工程である。   Next, process (E) is demonstrated. In the step (E), the dispersion medium component in the coating film is polymerized to fix the colloidal crystal with the polymer, and the shape of the region having the first contact angle and the region having the second contact angle is obtained. This is a step of obtaining a colloidal crystal film in which corresponding irregularities are formed.

このようなコロイド分散液の塗膜中の前記分散媒成分を重合させる方法としては特に制限されず、前記塗膜中において自己組織的に形成された結晶構造を消失させることなく、前記分散媒成分を重合させることが可能な公知の方法を適宜採用することができ、例えば、光重合による重合方法、加熱による重合方法等が挙げられる。なお、加熱により重合させる場合には、加熱により結晶構造が消失してしまうことを防止するという観点から、80℃程度以下の温度条件で重合させることが好ましい。   The method for polymerizing the dispersion medium component in the coating film of such a colloidal dispersion is not particularly limited, and the dispersion medium component can be obtained without losing the crystal structure formed in a self-organized manner in the coating film. A known method capable of polymerizing can be suitably employed, and examples thereof include a polymerization method by photopolymerization and a polymerization method by heating. In addition, when making it superpose | polymerize by heating, it is preferable to superpose | polymerize on about 80 degrees C or less temperature conditions from a viewpoint of preventing that a crystal structure lose | disappears by heating.

また、このような分散媒成分の重合方法の中でも、加熱を伴うことなく、塗膜中に形成されたコロイド粒子の規則配列構造を十分に維持しながら、より効率よく分散媒成分を重合できるという観点から、電磁波(紫外光や電子線等)を照射することにより重合する方法を採用することが好ましい。また、前記コロイド分散液に光重合性のモノマー等を含有させた場合には、光を照射することで分散媒成分を重合させる光重合による方法を採用することが好ましい。また、このような分散媒成分の重合方法として、光重合による方法を採用する場合には、より効率よく重合反応させるという観点から、前記コロイド分散液としては光重合開始剤を含有するものを用いることが好ましい。   In addition, among such polymerization methods of the dispersion medium component, the dispersion medium component can be polymerized more efficiently while maintaining the regular arrangement structure of the colloidal particles formed in the coating film without heating. From the viewpoint, it is preferable to employ a method of polymerizing by irradiating electromagnetic waves (such as ultraviolet light and electron beam). In addition, when a photopolymerizable monomer or the like is contained in the colloidal dispersion, it is preferable to employ a photopolymerization method in which a dispersion medium component is polymerized by irradiating light. Further, in the case of adopting a photopolymerization method as a polymerization method of such a dispersion medium component, a solution containing a photopolymerization initiator is used as the colloidal dispersion from the viewpoint of performing a polymerization reaction more efficiently. It is preferable.

このような光重合においては、コロイド結晶中のコロイド粒子の3次元規則配列構造をより十分に維持しながら重合させるという観点から、0〜40℃程度の温度条件下で重合させることが好ましい。更に、このような光重合においては、モノマーのラジカル重合反応の酸素による阻害を抑制するという観点から、不活性ガス雰囲気(例えば窒素ガス雰囲気)下において、前記塗膜に光を照射することが好ましい。また、このような光重合の際に照射する光としては特に制限されず、モノマーや光重合開始剤の種類等に応じて適宜好適な波長の光を採用すればよく、例えば、紫外光を採用してもよい。   In such photopolymerization, it is preferable to perform the polymerization under a temperature condition of about 0 to 40 ° C. from the viewpoint of polymerization while maintaining the three-dimensional ordered arrangement structure of the colloidal particles in the colloidal crystal more sufficiently. Furthermore, in such photopolymerization, it is preferable to irradiate the coating film with light in an inert gas atmosphere (for example, a nitrogen gas atmosphere) from the viewpoint of suppressing inhibition of the radical polymerization reaction of the monomer by oxygen. . In addition, the light to be irradiated during such photopolymerization is not particularly limited, and light having a suitable wavelength may be adopted according to the type of monomer or photopolymerization initiator, for example, ultraviolet light is adopted. May be.

また、このようにして前記塗膜中の前記分散媒成分を重合させてコロイド結晶をポリマーで固定化せしめることにより、第一の接触角を有する領域の形状と第二の接触角を有する領域の形状とに応じて凹凸が形成されたコロイド結晶膜が得られる。すなわち、上述のように、第一の接触角を有する領域と第二の接触角を有する領域とでは、前記コロイド分散液に対する濡れ性が異なるため、より小さな角度を有する領域においてはコロイド分散液がより濡れ広がり易く、コロイド分散液の塗膜の厚みが薄くなるのに対して、より大きな角度を有する領域においては、より小さな角度を有する領域よりもコロイド分散液が濡れ広がり難く、塗膜の厚みが維持され易いため、第一の接触角を有する領域と第二の接触角を有する領域とを有する基材を用いてポリマーで固定化したコロイド結晶膜を製造した場合においては、第一の接触角を有する領域の上に形成されている膜の厚みと、第二の接触角を有する領域の上に形成されている膜の厚みが異なるものとなり、これにより、前記各領域の形状に応じた凹凸が形成されて、コロイド結晶膜のパターニングが可能となる。   In addition, the dispersion medium component in the coating film is polymerized in this manner to fix the colloidal crystals with the polymer, whereby the shape of the region having the first contact angle and the region having the second contact angle are obtained. A colloidal crystal film having irregularities formed according to the shape is obtained. That is, as described above, the wettability with respect to the colloidal dispersion is different between the region having the first contact angle and the region having the second contact angle. The coating thickness of the colloidal dispersion liquid is more easily spread by wetting, whereas the thickness of the coating film is smaller in the area having a larger angle, and the colloidal dispersion liquid is harder to spread and spread in the area having a smaller angle. When a colloidal crystal film fixed with a polymer is produced using a substrate having a region having a first contact angle and a region having a second contact angle, the first contact The thickness of the film formed on the area having the corners and the thickness of the film formed on the area having the second contact angle are different. Irregularities corresponding to is formed, it is possible to patterning of the colloidal crystal film.

また、このようにして得られるコロイド結晶膜においては、少なくとも一部の領域に、反射スペクトルにおける反射率が30%(より好ましくは40%)を超え且つ半値幅が50nm(より好ましくは40nm)以下となる反射ピークを有するコロイド結晶構造が確認されることが好ましい。このような反射率が前記下限未満の領域においては、十分な発色を有する意匠性の高いコロイド結晶構造が形成されていない傾向にある。また、前記半値幅が前記上限を超えると、コロイド結晶の構造色の特長の一つである彩度の高さが損なわれる傾向にある。なお、ここにいうコロイド結晶膜の反射スペクトルの測定方法としては、マルチチャンネル式分光器(相馬光学社製の商品名「マルチチャンネル分光計 Fastvert S−2650」)を用い、同軸光ファイバにて基板面に対して垂直な方向における反射スペクトルを測定する方法を採用する。なお、本発明においては、基材に蒸着したアルミニウム蒸着膜の反射スペクトルを参照スペクトルとして利用して、測定されたコロイド結晶膜の反射スペクトルを前記参照スペクトルで割り算することにより、反射スペクトルの縦軸の反射率を求め、これをプロットすることで反射スペクトルのグラフを求める。   In the colloidal crystal film thus obtained, the reflectance in the reflection spectrum exceeds 30% (more preferably 40%) and the half width is 50 nm (more preferably 40 nm) or less in at least a part of the region. It is preferable that a colloidal crystal structure having a reflection peak is confirmed. In the region where the reflectance is less than the lower limit, a highly design colloidal crystal structure having sufficient color development tends not to be formed. Moreover, when the half width exceeds the upper limit, the high saturation, which is one of the structural colors of the colloidal crystals, tends to be impaired. As a method for measuring the reflection spectrum of the colloidal crystal film mentioned here, a multi-channel spectrometer (trade name “Multi-channel spectrometer Fastvert S-2650” manufactured by Soma Optical Co., Ltd.) is used, and a substrate is formed with a coaxial optical fiber. A method of measuring a reflection spectrum in a direction perpendicular to the surface is adopted. In the present invention, the vertical axis of the reflection spectrum is obtained by dividing the measured reflection spectrum of the colloidal crystal film by the reference spectrum using the reflection spectrum of the aluminum vapor deposition film deposited on the substrate as the reference spectrum. The reflectance spectrum graph is obtained by plotting this reflectance.

また、このような凹凸が形成されたコロイド結晶膜としては、25〜45μmの範囲の平均膜厚を有する領域と、前記範囲外の平均膜厚を有する領域とを有することが好ましい。このような平均膜厚が25〜45μmの範囲の領域においては、前記コロイド分散液中のコロイド粒子が自己組織的に再配列され易く、且つ、膜厚方向に結晶方位がそろって再配列され易いことから配向性がより良好なものとなり、その領域の塗膜をより均一でより高い反射率を有する膜とすることができ、その領域内のコロイド結晶膜の意匠性をより高度なものとすることできる。また、25〜45μmの範囲の膜厚を有する領域においては、反射スペクトルにおいて反射率が30%(より好ましくは40%)を超え且つ半値幅が50nm(より好ましくは40nm)以下となる反射ピークが確認されるコロイド結晶構造がより容易に形成される。なお、このような膜厚を25μm未満の領域では、平均膜厚が25〜45μmの範囲の領域と比較して反射率が低くなる傾向にある。一方、平均膜厚が45μmを超える領域では配向性が乱れることから均一な発色膜とならない傾向にある。そのため、コロイド結晶膜を、25〜45μmの範囲の平均膜厚を有する領域と、前記範囲外の膜厚を有する領域とを有するものとすることで、その領域の膜厚に応じて、発色を異ならせて、文字や絵や図柄などのパターンを生じさせることが可能となる。   Moreover, it is preferable that the colloidal crystal film having such irregularities has a region having an average film thickness in the range of 25 to 45 μm and a region having an average film thickness outside the range. In the region where the average film thickness is in the range of 25 to 45 μm, the colloidal particles in the colloidal dispersion liquid are easily rearranged in a self-organized manner, and are easily rearranged with the crystal orientation aligned in the film thickness direction. Therefore, the orientation becomes better, the coating film in the region can be made into a film having a more uniform and higher reflectance, and the design property of the colloidal crystal film in the region is made higher. I can. Further, in a region having a film thickness in the range of 25 to 45 μm, there is a reflection peak in which the reflectance exceeds 30% (more preferably 40%) and the half width is 50 nm (more preferably 40 nm) or less in the reflection spectrum. A confirmed colloidal crystal structure is more easily formed. It should be noted that in a region where the film thickness is less than 25 μm, the reflectance tends to be lower than that in a region where the average film thickness is in the range of 25 to 45 μm. On the other hand, in the region where the average film thickness exceeds 45 μm, the orientation is disturbed, so that there is a tendency that a uniform color developing film is not obtained. Therefore, the colloidal crystal film has a region having an average film thickness in the range of 25 to 45 μm and a region having a film thickness outside the above range, so that color development can be performed according to the film thickness of the region. Different patterns can be generated such as letters, pictures and designs.

なお、本発明においては、重合後の膜(コロイド結晶膜)の平均膜厚は、以下に記載のような方法で求める。すなわち、先ず、形成されたコロイド結晶膜をカッターナイフで傷つけた後、光学顕微鏡(例えばキーエンス社製の商品名「VF−7500型」)を用いて、コロイド結晶膜の表面及び基材の表面にそれぞれピントを合わせた時の対物レンズの位置をそれぞれ顕微鏡内蔵の目盛りから読み取る。なお、このような対物レンズの位置の読み取りは1μm単位で読み取る。次に、その読み取り値の差を求める。これにより、その測定箇所におけるコロイド結晶膜の膜厚が求められる。そして、本発明においては、このような測定方法で任意の5点以上の測定箇所においてコロイド結晶膜の厚みを測定し、これらの平均値を計算することによりコロイド結晶膜の平均膜厚を求める。   In the present invention, the average film thickness of the polymerized film (colloidal crystal film) is determined by the method described below. That is, first, after the formed colloidal crystal film is damaged with a cutter knife, the surface of the colloidal crystal film and the surface of the base material are formed using an optical microscope (for example, trade name “VF-7500” manufactured by Keyence Corporation). The position of the objective lens when focusing is read from the scale built into the microscope. Note that the position of the objective lens is read in units of 1 μm. Next, the difference between the reading values is obtained. Thereby, the film thickness of the colloidal crystal film at the measurement location is obtained. In the present invention, the thickness of the colloidal crystal film is measured at any five or more measurement points by such a measuring method, and the average value of these is calculated to obtain the average film thickness of the colloidal crystal film.

このように、本発明においては、上述の工程(A)〜(E)を実施することにより、容易にコロイド結晶膜のパターニングを可能とする。また、このようなパターニングにより形成されるパターン形状は、表面処理後の基材表面上の第一の接触角を有する領域の形状と第二の接触角を有する領域の形状とに起因して変化させることができるため、前記表面処理により接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる領域の形状を任意のデザインとすることが可能であり、所望のデザインのパターニングが可能である。そのため、本発明においては、簡便な方法で、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく得ることができる。   Thus, in the present invention, the colloidal crystal film can be easily patterned by performing the above-described steps (A) to (E). Further, the pattern shape formed by such patterning changes due to the shape of the region having the first contact angle and the shape of the region having the second contact angle on the substrate surface after the surface treatment. Therefore, the shape of the region in which the contact angle is changed in the range of 0 ° to 40 ° by the surface treatment can be an arbitrary design, and a desired design can be patterned. Therefore, in the present invention, a colloidal crystal film whose surface is patterned in an arbitrary design can be efficiently obtained by a simple method.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

なお、以下の各試験例、各実施例及び各比較例に記載されている基板(黒塗装鋼板又は樹脂基板)の「接触角」は、JIS規格R3257「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準じた測定方法により測定した値であり、測定装置として協和界面化学社製の商品名「CA−A」を利用し、23℃の温度条件下において、2mLの液滴(分散液)を用いて、液滴を滴下した後、約15秒後に、基板面と液滴と空気との三つが接する点と液滴の頂点とを結ぶ直線が基板面となす角度を読み取り、その角度の値を2倍することにより測定した値である。   In addition, the “contact angle” of the substrate (black painted steel plate or resin substrate) described in each of the following test examples, examples and comparative examples is JIS R3257 “Method for testing the wettability of the substrate glass surface”. It is a value measured by a conforming measuring method, using a product name “CA-A” manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd. as a measuring device, and using 2 mL droplets (dispersion liquid) under a temperature condition of 23 ° C. About 15 seconds after dropping the droplet, the angle formed by the straight line connecting the point of contact between the substrate surface, the droplet and air, and the apex of the droplet with the substrate surface is read. It is a value measured by doubling.

(合成例1)
先ず、ポリエチレングリコールジアクリレートモノマー(中村化学社製の商品名「NKエステルA−200」)と、ポリエチレングリコールモノアクリレートモノマー(新中村化学社製の商品名「NKエステルAM−30G」)とを、重量比が8:2となる割合で混合し、これによりモノマーからなる分散媒を準備した。次に、前記分散媒中に、Stober法にて合成したシリカ粒子(平均粒子径200nm、単分散度:5%)を含有量が27体積%になるようにして添加し、室温(25℃)条件下で超音波(45kHz)を3時間印加して分散させ、コロイド粒子(シリカ粒子)がモノマー中に均一分散したコロイド分散液を得た。そして、このようにして得られたコロイド分散液に対して、光重合開始剤(チバスペシャリティケミカル社製の商品名「Darocure1173」)を1重量%添加した。
(Synthesis Example 1)
First, a polyethylene glycol diacrylate monomer (trade name “NK Ester A-200” manufactured by Nakamura Chemical Co., Ltd.) and a polyethylene glycol monoacrylate monomer (trade name “NK Ester AM-30G manufactured by Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) Mixing was performed at a weight ratio of 8: 2, thereby preparing a dispersion medium composed of monomers. Next, silica particles (average particle diameter 200 nm, monodispersity: 5%) synthesized by the Stober method are added to the dispersion medium so that the content is 27% by volume, and the room temperature (25 ° C.) is added. Under the conditions, ultrasonic waves (45 kHz) were applied for 3 hours for dispersion to obtain a colloidal dispersion liquid in which colloidal particles (silica particles) were uniformly dispersed in the monomer. Then, 1% by weight of a photopolymerization initiator (trade name “Darocur 1173” manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was added to the colloidal dispersion liquid thus obtained.

なお、上述のようにして得られたコロイド分散液においては虹彩色が観察された。また、このようなコロイド分散液に対して、相馬光学社製の商品名「マルチチャンネル分光計 Fastvert」を用いて反射スペクトルを測定したところ、反射ピークが認められ、コロイド分散液中においてコロイド結晶が形成されていることが確認された。また、このようにして得られたコロイド分散液の粘度を、レオメトリックス・サイエンティフィック製の「フルードスペクトロメータ ARES」にて、直径25mm、コーン角度0.1radのコーンプレートを用い、測定温度:25±0.1℃、せん断速度:1000s−1の条件で測定したところ、かかるコロイド分散液の粘度は33mPa・sであった。 In the colloidal dispersion obtained as described above, an iris color was observed. Further, when a reflection spectrum was measured with respect to such a colloid dispersion using a trade name “Multichannel Spectrometer Fastvert” manufactured by Soma Optics, a reflection peak was observed, and the colloidal crystal was found in the colloid dispersion. It was confirmed that it was formed. The viscosity of the colloidal dispersion thus obtained was measured using a cone plate having a diameter of 25 mm and a cone angle of 0.1 rad using a “fluid spectrometer ARES” manufactured by Rheometrics Scientific. 25 ± 0.1 ° C., shear rate: was measured under the conditions of 1000 s -1, the viscosity of such a colloidal dispersion was 33 mPa · s.

(試験例1)
先ず、中塗り塗装上に黒ソリッド塗装(関西ペイント製)を施した黒色塗装鋼板を準備した。次に、前記黒塗装鋼板を中性洗剤で洗浄した後、合成例1で得られたコロイド分散液に対する表面の接触角を、上述のように、測定装置として協和界面科学社製の商品名「CA‐A」を用いて測定した。このような測定の結果、前記黒塗装鋼板の表面の前記コロイド分散液に対する接触角は29°であることが確認された。
(Test Example 1)
First, a black coated steel sheet was prepared by applying black solid coating (manufactured by Kansai Paint) on the intermediate coating. Next, after washing the black-coated steel sheet with a neutral detergent, the contact angle of the surface with respect to the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 is measured using the trade name “Kyowa Interface Science Co., Ltd.” as described above. It was measured using “CA-A”. As a result of such measurement, it was confirmed that the contact angle of the surface of the black-coated steel sheet with the colloidal dispersion was 29 °.

次いで、前記黒塗装鋼板に対して、光表面処理装置(セン特殊光源社製、商品名「PL16−110」)を用いてUVオゾン処理を施して、UVオゾン処理による処理時間と前記黒塗装鋼板の表面のコロイド分散液に対する接触角との関係(接触角の処理時間に伴う変化)を測定した。なお、この際、前記黒塗装鋼板の表面とランプとの距離5cmとなるようにして酸素雰囲気下においてUVを照射した。また、接触角の測定はUVオゾン処理を施した後、30分後に測定した値である。UVオゾン処理による処理時間と前記黒塗装鋼板の表面のコロイド分散液に対する接触角との関係を示すグラフを図1に示す。   Next, the black-coated steel sheet is subjected to UV ozone treatment using an optical surface treatment apparatus (trade name “PL16-110” manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.). The relationship between the contact angle of the surface and the colloidal dispersion liquid (change in contact angle with the treatment time) was measured. At this time, UV was irradiated in an oxygen atmosphere so that the distance between the surface of the black-coated steel sheet and the lamp was 5 cm. The contact angle was measured 30 minutes after the UV ozone treatment. A graph showing the relationship between the treatment time by the UV ozone treatment and the contact angle of the surface of the black-coated steel sheet with the colloidal dispersion is shown in FIG.

図1に示す結果からも明らかなように、前記黒塗装鋼板においては、10分のUVオゾン処理で表面のコロイド分散液に対する接触角を10°とすることができ、15分以上のUVオゾン処理で表面のコロイド分散液に対する接触角を5°〜6°とすることができることが確認された。   As is clear from the results shown in FIG. 1, in the black coated steel sheet, the contact angle with the colloidal dispersion on the surface can be 10 ° by UV ozone treatment for 10 minutes, and the UV ozone treatment for 15 minutes or more. Thus, it was confirmed that the contact angle of the surface with respect to the colloidal dispersion can be set to 5 ° to 6 °.

(試験例2)
ABS樹脂(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)に黒色のプライマー(関西ペイント製レタンPG60)を塗装した樹脂基板を準備した。
(Test Example 2)
A resin substrate was prepared by applying a black primer (Kansai Paint Retan PG60) to an ABS resin (acrylonitrile butyleneene styrene copolymer).

次に、前記黒塗装鋼板の変わりに前記樹脂基板を用いた以外は試験例1と同様にして、UVオゾン処理による処理時間と前記樹脂基板の表面の合成例1で得られたコロイド分散液に対する接触角との関係(接触角の処理時間に伴う変化)を測定した。UVオゾン処理による処理時間と前記樹脂基板の表面のコロイド分散液に対する接触角との関係を示すグラフを図2に示す。なお、このような樹脂基板の表面のコロイド分散液に対する接触角は13°であった。   Next, in the same manner as in Test Example 1 except that the resin substrate was used instead of the black-coated steel sheet, the treatment time by UV ozone treatment and the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 of the surface of the resin substrate were compared. The relationship with contact angle (change in contact angle with processing time) was measured. A graph showing the relationship between the treatment time by UV ozone treatment and the contact angle of the surface of the resin substrate with the colloidal dispersion is shown in FIG. In addition, the contact angle with respect to the colloid dispersion liquid on the surface of such a resin substrate was 13 °.

図2に示す結果からも明らかなように、1分のUVオゾン処理によりコロイド分散液に対する接触角は一旦30°まで増加した後、3分のUVオゾン処理でコロイド分散液に対する接触角を18°とすることができ、5分のUVオゾン処理でコロイド分散液に対する接触角を5°まで低下させることができることが確認された。   As is apparent from the results shown in FIG. 2, the contact angle with respect to the colloidal dispersion once increased to 30 ° by the UV ozone treatment for 1 minute, and then the contact angle with respect to the colloidal dispersion was increased to 18 ° by the UV ozone treatment for 3 minutes. It was confirmed that the contact angle with respect to the colloidal dispersion can be reduced to 5 ° by UV ozone treatment for 5 minutes.

(実施例1)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、試験例1で用いたものと同様の未処理の黒塗装鋼板(当初の接触角29°)を準備し、前記黒塗装鋼板に対して、光表面処理装置(セン特殊光源社製、商品名「PL16−110」)を用いて前記黒塗装鋼板の表面とランプとの距離5cmとなるようにしながら酸素雰囲気下においてUVを照射するUVオゾン処理を10分間施し、コロイド分散液に対する接触角が10°の表面を有する基材を準備した。次に、前記基材の表面に、イルカをかたどったマスクとカワセミをかたどったマスク(前記マスクはそれぞれ光を透過しない厚紙にて作製)をそれぞれ置き、マスクを置いた部分に光が当たらないようにしながら、前記基材に対して前記UVオゾン処理を10分間施した。このようなUVオゾン処理後、30分経過後に前記基材の合成例1で得られたコロイド分散液に対する接触角を測定したところ、前記基材の表面のマスクを置いた領域はそれぞれ接触角が10°であり、マスクが置かれていなかった領域は接触角が5°であった。
(Example 1)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, an untreated black painted steel plate (initial contact angle 29 °) similar to that used in Test Example 1 was prepared, and an optical surface treatment apparatus (manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.) was applied to the black coated steel plate. The product is contacted with the colloidal dispersion by applying UV ozone treatment for 10 minutes in an oxygen atmosphere while maintaining a distance of 5 cm between the surface of the black-coated steel sheet and the lamp using a trade name “PL16-110”). A substrate having a surface with an angle of 10 ° was prepared. Next, a mask shaped like a dolphin and a mask shaped like a kingfisher are placed on the surface of the base material (the mask is made of cardboard that does not transmit light), so that light does not strike the part where the mask is placed. The UV ozone treatment was applied to the substrate for 10 minutes. After the UV ozone treatment, the contact angle with respect to the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 of the substrate was measured after 30 minutes. The contact angle was 5 ° in the region where the mask was not placed at 10 °.

次いで、合成例1で得られたコロイド分散液を用意し、これをエアースプレーガンを用いて前記基材の表面にスプレー塗装して塗膜を形成せしめた。このようなスプレー塗装に際しては、塗膜の膜厚が30μmとなるように設定した(設定膜厚:30μm)。   Next, the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 was prepared, and this was spray-coated on the surface of the substrate using an air spray gun to form a coating film. In such spray coating, the film thickness of the coating film was set to 30 μm (set film thickness: 30 μm).

このようにしてスプレー塗装により塗膜を形成せしめた後、前記塗膜の形成された基材をグローブボックス内に搬送して窒素雰囲気中にて高圧水銀ランプの光を1分間照射し、前記塗膜中のモノマーを光重合させた。これにより基材上にポリマーで固定化されたコロイド結晶膜を製造した。   After forming a coating film by spray coating in this way, the substrate on which the coating film has been formed is conveyed into a glove box and irradiated with light from a high-pressure mercury lamp in a nitrogen atmosphere for 1 minute. The monomer in the film was photopolymerized. As a result, a colloidal crystal film fixed on the substrate with a polymer was produced.

このようにして得られたコロイド結晶膜(薄膜)の写真を図3に示す。また、図3とは異なる角度から撮影したコロイド結晶膜(薄膜)の写真を図4に示す。図3〜4に示す写真からも明らかなように、得られるコロイド結晶膜においてはマスクの形であるイルカとカワセミの形状がくっきりと現われていることが確認された。   A photograph of the colloidal crystal film (thin film) thus obtained is shown in FIG. FIG. 4 shows a photograph of the colloidal crystal film (thin film) taken from an angle different from that in FIG. As is clear from the photographs shown in FIGS. 3 to 4, it was confirmed that the shape of dolphins and kingfishers, which are mask shapes, clearly appear in the obtained colloidal crystal film.

また、図3〜4に示しているコロイド結晶膜(薄膜)のカワセミの模様が現れている領域と、その模様の外側の領域(基材の表面のマスクをしていなかった領域の上に形成されている膜部分)とにおいて、反射スペクトルを測定した。なお、このような反射スペクトルの測定方法としては、マルチチャンネル式分光器(相馬光学社製の商品名「S−2650」)を用い、前記各領域に対して同軸光ファイバにて垂直方向から直径10mmの照射形状で白色光を照射して反射スペクトルを測定する方法を採用した。結果を図5に示す。   In addition, the colloidal crystal film (thin film) shown in FIGS. 3 to 4 is formed on the area where the kingfisher pattern appears and the area outside the pattern (the area on the surface of the substrate that was not masked). And the reflection spectrum was measured. As a method for measuring such a reflection spectrum, a multi-channel spectrometer (trade name “S-2650” manufactured by Soma Optical Co., Ltd.) is used, and the diameter of each region is measured from the vertical direction with a coaxial optical fiber. A method of measuring the reflection spectrum by irradiating white light with an irradiation shape of 10 mm was adopted. The results are shown in FIG.

図5に示す結果からも明らかなように、前記カワセミの模様が現れている領域(UVオゾン処理時にマスクが置かれた領域上に形成された膜部分)においては、反射スペクトルにおける反射ピーク強度(反射率)が30%を超えていた。一方、前述のカワセミの模様の外側の領域(カワセミの模様の周辺部であってイルカの模様部分以外の部分)においては、反射スペクトルにおける反射ピーク強度は21%であった。このような結果から、得られた膜がコロイド結晶膜であることが確認されるとともに、カワセミの模様が現れている領域と、その外側の領域(周辺部)とではコロイド粒子の規則配列の状態が異なるものとなり、領域により構造発色が異なることが分かった。   As is clear from the results shown in FIG. 5, in the region where the kingfisher pattern appears (the film portion formed on the region where the mask was placed during the UV ozone treatment), the reflection peak intensity ( (Reflectance) exceeded 30%. On the other hand, the reflection peak intensity in the reflection spectrum was 21% in the region outside the above-mentioned kingfisher pattern (the peripheral part of the kingfisher pattern and other than the dolphin pattern part). From these results, it was confirmed that the obtained film was a colloidal crystal film, and the state of the regular arrangement of colloidal particles in the area where the kingfisher pattern appeared and the outer area (peripheral part) It was found that the structural coloration differs depending on the region.

次に、このようにして得られたコロイド結晶膜に関して、イルカの模様及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚を、以下の方法を利用して測定した。すなわち、先ず、各領域にそれぞれカッターナイフを用いて傷を付けた。次に、光学顕微鏡(キーエンス製VF−7500型)を用いて、コロイド結晶膜の表面と傷を付けたことにより現れた基材の表面とに、それぞれピントを合わせ、その時の対物レンズの位置を顕微鏡内蔵の目盛りからそれぞれ読み取った。そして、測定された読み取り値の差を計算し、これによりコロイド結晶膜の膜厚を求めた。なお、このような膜厚の測定に際しては1μm単位で対物レンズの位置を読み取った。また、このような測定は、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域内の6箇所の測定点においてそれぞれ行った。   Next, regarding the colloidal crystal film thus obtained, the thickness of the region where the dolphin pattern and the kingfisher pattern appeared was measured using the following method. That is, first, each region was scratched using a cutter knife. Next, using an optical microscope (Keyence VF-7500 type), focus on the surface of the colloidal crystal film and the surface of the substrate that appears as a result of scratching, and position the objective lens at that time. Each reading was taken from the scale built into the microscope. And the difference of the measured reading value was calculated, and the film thickness of the colloidal crystal film was calculated | required by this. When measuring the film thickness, the position of the objective lens was read in units of 1 μm. Further, such measurement was performed at each of six measurement points in the region where the dolphin pattern appeared and the region where the kingfisher pattern appeared.

このような測定の結果、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚はそれぞれ36±2μm(平均膜厚36μm)であった。また、同様にして、これらの模様が形成されていない領域(周辺部)の10箇所の測定点において膜厚の測定を行ったところ、周辺部の膜厚は23±3μm(平均膜厚23μm)であった。   As a result of such measurement, the film thickness of the area where the dolphin pattern appeared and the area where the kingfisher pattern appeared were 36 ± 2 μm (average film thickness 36 μm), respectively. Similarly, when the film thickness was measured at 10 measurement points in the area (peripheral part) where these patterns were not formed, the film thickness in the peripheral part was 23 ± 3 μm (average film thickness 23 μm). Met.

このような結果から、本発明(実施例1)によれば、マスクを用いて基材に対するUVオゾン処理の時間を変えるだけの簡便な工程で、得られるコロイド結晶膜にマスクの形に由来する模様で凹凸を形成せしめ、かつ、コロイド結晶の発色性を異ならせることができることが分かり、所望のデザインでパターニングされたコロイド結晶膜を効率よく製造できることが確認された。   From these results, according to the present invention (Example 1), the resulting colloidal crystal film is derived from the shape of the mask in a simple process by simply changing the time of UV ozone treatment for the substrate using the mask. It was found that the pattern can be made uneven, and the color development of the colloidal crystal can be made different, and it was confirmed that a colloidal crystal film patterned with a desired design can be efficiently produced.

(実施例2)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、未処理の黒塗装鋼板に対するUVオゾン処理の時間を10分間から5分間に変更し且つマスクを置いた後のUVオゾン処理の時間を10分間から15分間に変更した以外は、実施例1で採用した基材の準備工程と同様にして基材を準備した。このようにして得られた基材表面のマスクを置いた領域は、接触角が24°であり、マスクが置かれていなかった領域は接触角が5°であった。次に、このようにして得られた基材を用い且つスプレー塗装時の設定膜厚を40μmとした以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Example 2)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, except that the time of UV ozone treatment for untreated black-coated steel sheets was changed from 10 minutes to 5 minutes and the time of UV ozone treatment after placing the mask was changed from 10 minutes to 15 minutes. A base material was prepared in the same manner as the base material preparation step employed in Example 1. The area of the substrate surface thus obtained where the mask was placed had a contact angle of 24 °, and the area where no mask was placed had a contact angle of 5 °. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the base material thus obtained was used and the set film thickness at the time of spray coating was 40 μm.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、マスクを置かなかった領域上に形成された膜部分は均一な発色を示し、基板を真上から見た際に赤色を呈していた。一方、マスクを置いた領域上に形成された膜部分は曇りのかかったような発色の鈍い膜となっていた。このように、得られたコロイド結晶膜においては、発色の違いによりイルカとカワセミの模様が浮き出ることが確認された。また、実施例1と同様にして、このようなコロイド結晶膜のイルカの模様及びカワセミの模様の外側の領域(周辺部)の反射スペクトルを測定したところ、30%を超える反射ピークが確認され、十分に高度な反射率を有するコロイド結晶膜が得られたことが確認された。一方、イルカの模様及びカワセミの模様が形成された領域においては、反射スペクトルにおける反射ピーク強度は30%未満であった。   In the colloidal crystal film thus obtained, the film portion formed on the area where the mask was not placed showed a uniform color, and when the substrate was viewed from directly above, it was red. On the other hand, the film portion formed on the area where the mask was placed was a film having a dull color such as being cloudy. Thus, in the obtained colloidal crystal film, it was confirmed that the pattern of a dolphin and a kingfisher was raised by the difference in coloring. Further, when the reflection spectrum of the outer region (peripheral part) of the dolphin pattern and kingfisher pattern of such a colloidal crystal film was measured in the same manner as in Example 1, a reflection peak exceeding 30% was confirmed. It was confirmed that a colloidal crystal film having a sufficiently high reflectance was obtained. On the other hand, in the region where the dolphin pattern and kingfisher pattern were formed, the reflection peak intensity in the reflection spectrum was less than 30%.

また、実施例1と同様にして、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様の外側の領域の膜厚を測定(測定点:6箇所)したところ、膜厚は38±3μm(平均膜厚38μm)であった。また、同様にして、模様が形成された領域(周辺部)の膜厚を測定(測定点:10箇所)したところ、膜厚は48±3μm(平均膜厚48μm)であった。   Moreover, when the film thickness of the area | region where the dolphin pattern appeared and the area | region outside the kingfisher pattern was measured similarly to Example 1 (measurement point: 6 places), film thickness was 38 +/- 3micrometer (average film thickness) 38 μm). Similarly, when the film thickness of the region (peripheral part) where the pattern was formed was measured (measurement point: 10 points), the film thickness was 48 ± 3 μm (average film thickness 48 μm).

(実施例3)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、実施例1で用いたイルカをかたどったマスクの形状と実施例1で用いたカワセミをかたどったマスクの形状と同じ形状で厚紙に穴を開け、イルカの形とカワセミの形の穴が開いた厚紙からなるマスクを準備した。次に、試験例1で用いたものと同様の未処理の黒塗装鋼板(当初の接触角29°)を準備し、前記黒塗装鋼板に対して前記マスクを置いた後、光表面処理装置(セン特殊光源社製、商品名「PL16−110」)を用いて前記黒塗装鋼板の表面とランプとの距離5cmとなるようにしながら酸素雰囲気下においてUVを照射するUVオゾン処理を10分間施した後、前記マスクを取り除き、更にUVオゾン処理を10分間施して基材を準備した。このようなUVオゾン処理後、30分経過後に前記基材の合成例1で得られたコロイド分散液に対する接触角を測定したところ、前記基材の表面のマスクを置いた領域はそれぞれ接触角が10°であり、マスクが置かれていなかった領域(穴の開いていた部分)は接触角が5°であった。次に、このようにして得られた基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Example 3)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, a hole is formed in a cardboard in the same shape as the mask shape shaped like a dolphin used in Example 1 and the shape of a mask shaped like a kingfisher used in Example 1, and a hole of dolphin shape and kingfisher shape A mask made of cardboard with an opening was prepared. Next, an untreated black-coated steel plate (initial contact angle 29 °) similar to that used in Test Example 1 was prepared, and after placing the mask on the black-coated steel plate, an optical surface treatment apparatus ( Using a special light source manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd., trade name “PL16-110”), the surface of the black-coated steel sheet and the lamp were subjected to UV ozone treatment for 10 minutes to irradiate UV in an oxygen atmosphere while maintaining a distance of 5 cm. Thereafter, the mask was removed, and UV ozone treatment was further applied for 10 minutes to prepare a substrate. After the UV ozone treatment, the contact angle with respect to the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 of the substrate was measured after 30 minutes. The contact angle was 5 ° in the region where the mask was not placed (the portion where the hole was opened). Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate thus obtained was used.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、基板を真上から見た際にイルカとカワセミの形に発色の鈍い部分があり、その周辺には均一な赤色発色を示す領域が形成されており、発色の違いによりイルカとカワセミの模様が浮き出された。また、このようなコロイド結晶膜をやや斜めから観察したところ、全体的に緑色に発色して、イルカとカワセミの形をした部分が少し沈んだような、やや立体感のある模様が観察された。また、実施例1と同様にして、このようなコロイド結晶膜のイルカの模様及びカワセミの模様の外側の領域(周辺部)の反射スペクトルを測定したところ、30%を超える反射ピーク強度が確認され、十分に高度な反射率を有するコロイド結晶膜が得られたことが確認された。一方、イルカの模様及びカワセミの模様が形成されていた領域(基材のマスクの穴が開いた部分の領域(接触角が5°)上に形成された膜部分)においては、反射ピーク強度は30%未満であった。   In the colloidal crystal film thus obtained, when the substrate is viewed from directly above, there are portions where the coloration is slow in the shape of dolphins and kingfishers, and a region showing a uniform red coloration is formed in the periphery. The pattern of dolphins and kingfishers emerged due to the difference in color. In addition, when such a colloidal crystal film was observed from a slight angle, a color with a three-dimensional appearance was observed, in which the color was generally green and the dolphin and kingfisher-shaped parts were slightly sunk. . Further, in the same manner as in Example 1, when the reflection spectrum of the outer region (peripheral part) of the dolphin pattern and kingfisher pattern of such a colloidal crystal film was measured, a reflection peak intensity exceeding 30% was confirmed. It was confirmed that a colloidal crystal film having a sufficiently high reflectance was obtained. On the other hand, in the area where the dolphin pattern and kingfisher pattern were formed (the film part formed on the area of the base material where the mask hole was opened (contact angle is 5 °)), the reflection peak intensity was It was less than 30%.

また、実施例1と同様にして、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚を測定(測定点:6箇所)したところ、膜厚はそれぞれ22±3μm(平均膜厚22μm)であった。また、同様にして、これらの模様が形成されていない領域(周辺部)の膜厚を測定(測定点:10箇所)したところ、周辺部の膜厚は33±3μm(平均膜厚33μm)であった。   Further, in the same manner as in Example 1, when the film thickness of the area where the dolphin pattern appeared and the area where the kingfisher pattern appeared were measured (measuring points: 6 points), the film thickness was 22 ± 3 μm (average film). The thickness was 22 μm). Similarly, when the film thickness of the region (peripheral part) where these patterns are not formed is measured (measurement point: 10 points), the film thickness of the peripheral part is 33 ± 3 μm (average film thickness 33 μm). there were.

(実施例4)
黒塗装鋼板の代わりに試験例2で用いたものと同様の樹脂基板を用い、未処理の樹脂基板に対するUVオゾン処理の時間を3分間とし、マスクを置いた後のUVオゾン処理の時間を3分間とした以外は、実施例1と同様にして基材を準備した。このようにして得られた基材の表面のマスクを置いた領域は、接触角がそれぞれ18°であり、マスクが置かれていなかった領域は接触角が5°であった。次に、このようにして得られた基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
Example 4
A resin substrate similar to that used in Test Example 2 was used instead of the black coated steel plate, the UV ozone treatment time for the untreated resin substrate was 3 minutes, and the UV ozone treatment time after placing the mask was 3 minutes. A substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the minute was used. Thus, the area | region which put the mask of the surface of the base material obtained in this way was a contact angle of 18 degrees, respectively, and the area | region where the mask was not put was a contact angle of 5 degrees. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate thus obtained was used.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、マスクを置かなかった領域上に形成された膜部分は均一な発色を示し、基板を真上から見た際に赤色を呈していた。一方、マスクを置いた領域上に形成された膜部分は曇りのかかったような発色の鈍い膜となっていた。このように、得られたコロイド結晶膜においては、発色の違いによりイルカとカワセミの模様が浮き出ることが確認された。また、実施例1と同様にして、このようなコロイド結晶膜のイルカの模様及びカワセミの模様が現れた領域(基材のマスクが置かれた領域上に形成された膜部分)の反射スペクトルを測定したところ、30%を超える反射ピークが確認され、十分に高度な反射率を有するコロイド結晶膜が得られたことが確認された。一方、前述の模様の外側の領域(周辺部)においては、反射ピーク強度は30%未満であった。   In the colloidal crystal film thus obtained, the film portion formed on the area where the mask was not placed showed a uniform color, and when the substrate was viewed from directly above, it was red. On the other hand, the film portion formed on the area where the mask was placed was a film having a dull color such as being cloudy. Thus, in the obtained colloidal crystal film, it was confirmed that the pattern of a dolphin and a kingfisher was raised by the difference in coloring. Further, in the same manner as in Example 1, the reflection spectrum of the region where the dolphin pattern and the kingfisher pattern of the colloidal crystal film appear (the film part formed on the region where the mask of the base material is placed) is obtained. When measured, a reflection peak exceeding 30% was confirmed, and it was confirmed that a colloidal crystal film having a sufficiently high reflectance was obtained. On the other hand, the reflection peak intensity was less than 30% in the outer region (peripheral portion) of the pattern.

また、実施例1と同様にして、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚を測定(測定点:6箇所)したところ、膜厚はそれぞれ34±3μm(平均膜厚34μm)であった。また、同様にして、これらの模様が形成されていない領域(周辺部)の膜厚を測定(測定点:10箇所)したところ、周辺部の膜厚は23±3μm(平均膜厚23μm)であった。   Moreover, when the film thickness of the area where the dolphin pattern appeared and the area where the kingfisher pattern appeared was measured in the same manner as in Example 1 (measurement points: 6 points), the film thickness was 34 ± 3 μm (average film). The thickness was 34 μm). Similarly, when the film thickness of the region (peripheral part) where these patterns are not formed is measured (measuring points: 10 points), the film thickness of the peripheral part is 23 ± 3 μm (average film thickness 23 μm). there were.

(実施利5)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、試験例1で用いたものと同様の未処理の黒塗装鋼板(当初の接触角29°)を準備し、前記黒塗装鋼板に対して、光表面処理装置(セン特殊光源社製、商品名「PL16−110」)を用いて前記黒塗装鋼板の表面とランプとの距離5cmとなるようにしながら酸素雰囲気下においてUVを照射するUVオゾン処理を15分間施し、コロイド分散液に対する接触角が5°の表面を有する基材を準備した。次に、実施例3で用いたマスクと同様のイルカの形とカワセミの形の穴が開いた厚紙からなるマスクを準備し、かかるマスクを前記基材上に置き、n−プロピルアルコールをしみ込ませたベンコットにて、基材表面のマスクの型の部分(イルカの形とカワセミの形の穴の部分)を拭いた。このようなn−プロピルアルコールによる処理後、30分経過後に前記基材の合成例1で得られたコロイド分散液に対する接触角を測定したところ、前記基材の表面のマスクを置いた領域(ベンコットにて拭かれていない領域)は接触角が5°であり、マスクが置かれていなかった領域(ベンコットにて拭かれた領域)は接触角が24°であった。次に、このようにして得られた基材を用いた以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Effect 5)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, an untreated black painted steel plate (initial contact angle 29 °) similar to that used in Test Example 1 was prepared, and an optical surface treatment apparatus (manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.) was applied to the black coated steel plate. The product was contacted with the colloidal dispersion by applying a UV ozone treatment for 15 minutes in an oxygen atmosphere while maintaining a distance of 5 cm between the surface of the black-coated steel sheet and the lamp using a trade name “PL16-110”). A substrate having a surface with an angle of 5 ° was prepared. Next, a mask made of cardboard with holes in the shape of dolphins and kingfishers similar to the mask used in Example 3 is prepared, and the mask is placed on the substrate and impregnated with n-propyl alcohol. The mask mold part (the dolphin shape and the kingfisher-shaped hole part) on the surface of the substrate was wiped with a bencott. After the treatment with n-propyl alcohol, the contact angle with respect to the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1 of the base material was measured after 30 minutes. The area where the mask was not wiped was 5 °, and the area where the mask was not placed (the area wiped with Bencott) was 24 °. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate thus obtained was used.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、基板を真上から見た際にイルカとカワセミの形に発色の鈍い部分があり、その周辺には均一な赤色発色を示す領域が形成されており、発色の違いによりイルカとカワセミの模様が浮き出ることが確認された。また、このようなコロイド結晶膜をやや斜めから観察したところ、全体的に緑色に発色して、イルカとカワセミの形をした部分が発色のにぶさから少し沈んだようにも見える、やや立体感のある模様が観察された。また、得られたコロイド結晶膜においては、実施例1と同様にして、このようなコロイド結晶膜のイルカの模様及びカワセミの模様の外側の領域(周辺部)の反射スペクトルを測定したところ、30%を超える反射ピーク強度が確認され、十分に高度な反射率を有するコロイド結晶膜が得られたことが確認された。一方、イルカの模様及びカワセミの模様が形成されていた領域(基材のベンコットにて拭かれた領域上の膜部分)においては反射ピーク強度は30%未満であった。   In the colloidal crystal film thus obtained, when the substrate is viewed from directly above, there are portions where the coloration is slow in the shape of dolphins and kingfishers, and a region showing a uniform red coloration is formed in the periphery. It was confirmed that the pattern of dolphins and kingfishers emerged due to the difference in color. Moreover, when such a colloidal crystal film is observed from a slight angle, the whole color develops green, and the dolphin and kingfisher-shaped parts appear to have submerged slightly from the color of the color. A pattern with was observed. Further, in the obtained colloidal crystal film, when the reflection spectrum of the outer region (peripheral part) of the dolphin pattern and kingfisher pattern of such a colloidal crystal film was measured in the same manner as in Example 1, 30 The reflection peak intensity exceeding% was confirmed, and it was confirmed that a colloidal crystal film having a sufficiently high reflectance was obtained. On the other hand, the reflection peak intensity was less than 30% in a region where a dolphin pattern and a kingfisher pattern were formed (a film portion on a region wiped with a base material Bencot).

また、実施例1と同様にして、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚を測定(測定点:6箇所)したところ、膜厚はそれぞれ50±3μm(平均膜厚50μm)であった。また、同様にして、これらの模様が形成されていない領域(周辺部)の膜厚を測定(測定点:10箇所)したところ、膜厚は39±3μm(平均膜厚39μm)であった。   Further, in the same manner as in Example 1, when the film thickness of the area where the dolphin pattern appeared and the area where the kingfisher pattern appeared were measured (measuring points: 6 points), the film thickness was 50 ± 3 μm (average film). The thickness was 50 μm). Similarly, when the film thickness of the region (peripheral part) where these patterns were not formed was measured (measuring points: 10 locations), the film thickness was 39 ± 3 μm (average film thickness 39 μm).

(実施例6)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、未処理の黒塗装鋼板に対するUVオゾン処理の時間を10分間から8分間に変更し且つマスクを置いた後のUVオゾン処理の時間を10分間から5分間に変更した以外は、実施例1で採用した基材の準備工程と同様にして基材を準備した。このようにして得られた基材の表面のマスクを置いた領域は接触角がそれぞれ12°であり、マスクが置かれていなかった領域は接触角が8°であった。次に、このようにして得られた基材を用い且つスプレー塗装時の設定膜厚を50μmとした以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Example 6)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, except that the time of UV ozone treatment for untreated black-coated steel sheet was changed from 10 minutes to 8 minutes and the time of UV ozone treatment after placing the mask was changed from 10 minutes to 5 minutes. A base material was prepared in the same manner as the base material preparation step employed in Example 1. The regions where the mask was placed on the surface of the substrate thus obtained had a contact angle of 12 °, and the regions where no mask was placed had a contact angle of 8 °. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the base material thus obtained was used and the set film thickness at the time of spray coating was changed to 50 μm.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、それらの輪郭によりイルカとカワセミの模様が確認された。なお、実施例1と同様にして、このようなコロイド結晶膜の反射スペクトルを測定したところ、反射ピークが確認され、コロイド結晶が形成されていることが確認された。なお、イルカとカワセミの模様の部分(基材のマスクが置かれた領域上に形成された膜部分)及びその外周部分のいずれにおいても、反射スペクトルにおける反射ピーク強度が30%未満であった。   In the colloidal crystal film thus obtained, dolphin and kingfisher patterns were confirmed by their outlines. In addition, when the reflection spectrum of such a colloidal crystal film was measured in the same manner as in Example 1, a reflection peak was confirmed, and it was confirmed that a colloidal crystal was formed. The reflection peak intensity in the reflection spectrum was less than 30% in both the dolphin and kingfisher pattern portions (film portions formed on the region where the mask of the base material was placed) and the outer peripheral portions thereof.

また、実施例1と同様にして、イルカの模様が現れた領域及びカワセミの模様が現れた領域の膜厚を測定(測定点:6箇所)したところ、膜厚はそれぞれ50±3μm(平均膜厚50μm)であった。また、同様にして、これらの模様が形成されていない領域(周辺部)の膜厚を測定(測定点:10箇所)したところ、膜厚は47±3μm(平均膜厚47μm)であった。   Further, in the same manner as in Example 1, when the film thickness of the area where the dolphin pattern appeared and the area where the kingfisher pattern appeared were measured (measuring points: 6 points), the film thickness was 50 ± 3 μm (average film). The thickness was 50 μm). Similarly, when the film thickness of the region (peripheral part) where these patterns were not formed was measured (measurement point: 10 points), the film thickness was 47 ± 3 μm (average film thickness 47 μm).

(比較例1)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、未処理の黒塗装鋼板に対するUVオゾン処理の時間を10分間から15分間に変更し且つマスクを置いた後のUVオゾン処理の時間を10分間から5分間に変更した以外は、実施例1と同様にして基材を準備した。このようにして得られた基材の表面のマスクを置いた領域は接触角が5°であり、マスクが置かれていなかった領域の接触角が5°であった。すなわち、このようにして得られた基材は表面の全ての領域において前記コロイド分散液に対する接触角が5°であった。次に、このようにして得られた基材を用い且つスプレー塗装時の設定膜厚を40μmとした以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Comparative Example 1)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, except that the time of UV ozone treatment for untreated black-coated steel sheet was changed from 10 minutes to 15 minutes and the time of UV ozone treatment after placing the mask was changed from 10 minutes to 5 minutes. A substrate was prepared in the same manner as in Example 1. The region on the surface of the substrate thus obtained where the mask was placed had a contact angle of 5 °, and the region where no mask was placed had a contact angle of 5 °. That is, the substrate thus obtained had a contact angle of 5 ° with respect to the colloidal dispersion in all regions of the surface. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the base material thus obtained was used and the set film thickness at the time of spray coating was 40 μm.

このようにして得られたコロイド結晶膜においては、均一な構造発色を示し、マスクの模様は現れなかった。また、このようにして得られたコロイド結晶膜に対して、実施例1と同様にして膜厚を測定したところ、基材のマスクを置いた領域上に形成された膜も基材のマスクを置かなかった領域上に形成された膜も、ともに膜厚は37±3μm(平均膜厚37μm)であった。このような結果から、UVオゾン処理の時間が異なっていても第一の接触角と第二の接触角の角度の差が0°である場合にはパターニングを行うことができないことが分かった。   The colloidal crystal film thus obtained showed a uniform structural color and did not show a mask pattern. Further, when the film thickness of the colloidal crystal film thus obtained was measured in the same manner as in Example 1, the film formed on the region where the substrate mask was placed was also covered with the substrate mask. The thickness of the film formed on the unplaced region was 37 ± 3 μm (average film thickness 37 μm). From these results, it was found that patterning cannot be performed when the difference between the first contact angle and the second contact angle is 0 ° even if the time of the UV ozone treatment is different.

(比較例2)
合成例1で得られたコロイド分散液を用いて、コロイド結晶膜を製造した。すなわち、先ず、未処理の黒塗装鋼板に対して15分間のUVオゾン処理のみを施した。このようにしてUVオゾン処理を施した黒塗装鋼板は表面の全ての領域において前記コロイド分散液に対する接触角が5°であった。次に、前記黒塗装鋼板に対して、フッ素コーティング剤(有限会社新昭和コート製、商品名「G−600」)を綿棒により部分的に薄く塗布し、約30分間自然乾燥させて、基材を得た。このようにしてフッ素コーティング剤を塗布した後、30分経過後においてフッ素コーティング剤を塗布した領域の前記コロイド分散液に対する接触角を測定したところ、接触角は65°であった。また、それ以外の領域の接触角は5°のままであった。次に、このようにして得られた基材を用い且つスプレー塗装時の設定膜厚を40μmとした以外は、実施例1と同様にしてコロイド結晶膜を製造した。
(Comparative Example 2)
A colloidal crystal film was produced using the colloidal dispersion obtained in Synthesis Example 1. That is, first, only a 15-minute UV ozone treatment was applied to an untreated black-coated steel sheet. The black-coated steel sheet treated with UV ozone in this way had a contact angle of 5 ° with respect to the colloidal dispersion in all areas of the surface. Next, a fluorine coating agent (trade name “G-600”, manufactured by Shin-Showa Co., Ltd.) is partially applied thinly to the black painted steel plate with a cotton swab and allowed to dry naturally for about 30 minutes. Got. Thus, after apply | coating a fluorine coating agent, when 30 minutes passed, the contact angle with respect to the said colloid dispersion liquid of the area | region which applied the fluorine coating agent was measured, and the contact angle was 65 degrees. In addition, the contact angle in other regions remained at 5 °. Next, a colloidal crystal film was produced in the same manner as in Example 1 except that the base material thus obtained was used and the set film thickness at the time of spray coating was 40 μm.

このようにして得られたコロイド結晶膜は、フッ素コーティング剤を塗布しなかった部分は均一な発色を示し、基板を真上から見た際に赤色を呈していたが、フッ素コーティング剤を塗布した領域は、直径1mm以下のドーム状の塊が液滴状に集まったものとなっており、連続した膜が形成されていないことが確認された。このような結果から、コロイド分散液に対する接触角が65°である領域を有する基材を用いた場合には、コロイド分散液が十分に濡れ広がらず、連続膜を形成できないことが分かった。   In the colloidal crystal film thus obtained, the portion where the fluorine coating agent was not applied showed a uniform color and was red when the substrate was viewed from directly above, but the fluorine coating agent was applied. In the region, dome-shaped lumps having a diameter of 1 mm or less gathered in the form of droplets, and it was confirmed that a continuous film was not formed. From these results, it was found that when a substrate having a region with a contact angle of 65 ° with respect to the colloidal dispersion was used, the colloidal dispersion did not sufficiently wet and spread, and a continuous film could not be formed.

以上のような結果から、0°以上40°以下の範囲で部分的に前記コロイド分散液に対する接触角の異なる領域が形成され且つ接触角の異なる領域同士の接触角の差が4°以上である基材と、前記コロイド分散液とを用いて、前記基材に前記コロイド分散液を塗布し、分散媒を硬化(重合)せしめることにより、前記接触角の異なる領域の形状に応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得ることができ、コロイド結晶膜のパターニングが可能となることが確認された。また、実施例1〜5に示す結果から、得られるコロイド結晶膜においては凹部と凸部とで反射スペクトルのピーク強度が異なるものとなることが分かった。更に、実施例1〜6に示す結果から、少なくとも一方の領域の反射スペクトルの強度が30%以上である場合(実施例1〜5)には、その領域においてより発色がよくなり、より意匠性に富んだコロイド結晶膜となることも分かった。   From the above results, regions having different contact angles with respect to the colloidal dispersion are partially formed in the range of 0 ° to 40 °, and the difference in contact angles between the regions having different contact angles is 4 ° or more. By using the base material and the colloid dispersion liquid, the colloid dispersion liquid is applied to the base material, and the dispersion medium is cured (polymerized), thereby forming irregularities according to the shapes of the regions having different contact angles. It was confirmed that the colloidal crystal film thus obtained can be obtained, and the colloidal crystal film can be patterned. Further, from the results shown in Examples 1 to 5, it was found that in the obtained colloidal crystal film, the peak intensity of the reflection spectrum is different between the concave portion and the convex portion. Furthermore, when the intensity | strength of the reflection spectrum of at least one area | region is 30% or more from the result shown in Examples 1-6 (Examples 1-5), color development becomes better in the area | region, and it is more designable. It was also found to be a rich colloidal crystal film.

以上説明したように、本発明によれば、表面が任意のデザインにパターンニングされたコロイド結晶膜を効率よく且つ確実に製造することを可能とするパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法を提供することが可能となる。このような本発明のパターンニングされたコロイド結晶の製造方法は意匠性に優れたコロイド結晶膜を提供することが可能であるため、構造色色材を製造するための方法等として特に有用である。   As described above, according to the present invention, there is provided a method for producing a patterned colloidal crystal film, which can efficiently and reliably produce a colloidal crystal film whose surface is patterned in an arbitrary design. It becomes possible. Such a method for producing a patterned colloidal crystal according to the present invention is particularly useful as a method for producing a structural color material because it can provide a colloidal crystal film having excellent design.

Claims (5)

モノマー及びポリマーからなる群から選択される少なくとも1種を含有する分散媒成分と、平均粒径が0.01〜10μmの範囲にあり且つ下記式(1):
[単分散度(単位:%)]=([粒径の標準偏差]/[平均粒径])×100 (1)
で表される単分散度が20%以下であるコロイド粒子とを含有し且つ前記分散媒成分中に前記コロイド粒子が反射スペクトルにおいて反射ピークを有する3次元規則配列状態で分散されているコロイド分散液を準備する工程と、
表面が前記コロイド分散液に対して0°以上40°以下の範囲の第一の接触角を有する基材を準備する工程と、
前記基材の表面の一部の領域の前記コロイド分散液に対する接触角を0°以上40°以下の範囲において変化させる表面処理を前記基材に施して、前記表面処理後の前記一部の領域を前記第一の接触角との角度の差が4°以上となる第二の接触角を有する領域とする工程と、
前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜中の前記分散媒成分を重合させてコロイド結晶をポリマーで固定化せしめ、前記第一の接触角を有する領域と前記第二の接触角を有する領域の形状に応じた凹凸が形成されたコロイド結晶膜を得る工程と、
を含むことを特徴とするパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法。
A dispersion medium component containing at least one selected from the group consisting of a monomer and a polymer, an average particle diameter in the range of 0.01 to 10 μm, and the following formula (1):
[Monodispersity (unit:%)] = ([standard deviation of particle size] / [average particle size]) × 100 (1)
And a colloidal dispersion in which the colloidal particles are dispersed in the dispersion medium component in a three-dimensional regular array state having a reflection peak in a reflection spectrum. The process of preparing
Preparing a substrate having a first contact angle with a surface in the range of 0 ° to 40 ° with respect to the colloidal dispersion;
A surface treatment for changing a contact angle of the partial region of the surface of the base material to the colloidal dispersion in a range of 0 ° to 40 ° is applied to the base material, and the partial region after the surface treatment is applied. A region having a second contact angle at which an angle difference from the first contact angle is 4 ° or more;
Applying the colloidal dispersion to the substrate after the surface treatment to form a coating film;
The dispersion medium component in the coating film is polymerized to fix the colloidal crystals with the polymer, and irregularities are formed according to the shape of the region having the first contact angle and the region having the second contact angle. Obtaining a colloidal crystal film,
A method for producing a patterned colloidal crystal film, comprising:
前記第一及び第二の接触角のうちの一方の角度が0°以上6°以下の範囲にあり、他方の角度が6°超40°以下の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法。   The one of the first and second contact angles is in a range of 0 ° to 6 °, and the other angle is in a range of more than 6 ° and 40 ° or less. A method for producing the patterned colloidal crystal film as described. 前記コロイド結晶膜が、25〜45μmの範囲の平均膜厚を有する領域と、前記範囲外の平均膜厚を有する領域とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法。   3. The patterned colloid according to claim 1, wherein the colloidal crystal film has a region having an average film thickness in a range of 25 to 45 μm and a region having an average film thickness outside the range. A method for producing a crystal film. 前記コロイド分散液が、25℃±0.1℃の温度条件下においてせん断速度1000S−1で測定した粘度が10〜100mPa・sのものであることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法。 The colloidal dispersion liquid has a viscosity of 10 to 100 mPa · s measured at a shear rate of 1000 S −1 under a temperature condition of 25 ° C. ± 0.1 ° C. 5. The manufacturing method of the patterned colloidal crystal film as described in any one of Claims. 前記塗膜を形成する工程において、スプレー塗装により前記表面処理後の基材に前記コロイド分散液を塗布することを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のパターニングされたコロイド結晶膜の製造方法。   The patterning according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step of forming the coating film, the colloidal dispersion is applied to the substrate after the surface treatment by spray coating. A method for producing a colloidal crystal film.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013154315A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Ricoh Co Ltd Thin film forming apparatus, thin film forming method, electro-mechanical transducer element, liquid ejecting head, and inkjet recording apparatus
JP2014189719A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Toppan Printing Co Ltd Composition for forming a structural color film and method for manufacturing the same
JP2019510254A (en) * 2016-01-29 2019-04-11 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー Iridescent articles
JP2020052390A (en) * 2018-09-21 2020-04-02 ナム ギ ミン Pigment-free color contact lens with micro-pattern having photonic crystal structures
CN111826995A (en) * 2020-01-20 2020-10-27 北京印刷学院 Preparation method of high-brightness narrow-band-gap high-adhesion structural color film
JP2021046498A (en) * 2019-09-19 2021-03-25 東洋インキScホールディングス株式会社 Resin composition for gel-immobilized colloidal crystal and gel-immobilized colloidal crystal
CN115287919A (en) * 2022-08-21 2022-11-04 浙江理工大学 Method for preparing patterned photonic crystal structure chromogenic fabric with iridescent effect by screen printing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09122573A (en) * 1995-11-01 1997-05-13 Teijin Ltd Production of article with microprotrusion formed on its surface
JP2005052686A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Nitto Denko Corp Pattern application method, optical film, and image display
JP2008303261A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toyota Central R&D Labs Inc Manufacturing method for colloidal crystal immobilized with polymer, and colloidal crystal immobilized with polymer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09122573A (en) * 1995-11-01 1997-05-13 Teijin Ltd Production of article with microprotrusion formed on its surface
JP2005052686A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Nitto Denko Corp Pattern application method, optical film, and image display
JP2008303261A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toyota Central R&D Labs Inc Manufacturing method for colloidal crystal immobilized with polymer, and colloidal crystal immobilized with polymer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013154315A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Ricoh Co Ltd Thin film forming apparatus, thin film forming method, electro-mechanical transducer element, liquid ejecting head, and inkjet recording apparatus
JP2014189719A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Toppan Printing Co Ltd Composition for forming a structural color film and method for manufacturing the same
JP2019510254A (en) * 2016-01-29 2019-04-11 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー Iridescent articles
JP2020052390A (en) * 2018-09-21 2020-04-02 ナム ギ ミン Pigment-free color contact lens with micro-pattern having photonic crystal structures
JP2021046498A (en) * 2019-09-19 2021-03-25 東洋インキScホールディングス株式会社 Resin composition for gel-immobilized colloidal crystal and gel-immobilized colloidal crystal
CN111826995A (en) * 2020-01-20 2020-10-27 北京印刷学院 Preparation method of high-brightness narrow-band-gap high-adhesion structural color film
CN115287919A (en) * 2022-08-21 2022-11-04 浙江理工大学 Method for preparing patterned photonic crystal structure chromogenic fabric with iridescent effect by screen printing

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