JP5304065B2 - Manufacturing method of display member - Google Patents

Manufacturing method of display member

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JP5304065B2 JP2008181004A JP2008181004A JP5304065B2 JP 5304065 B2 JP5304065 B2 JP 5304065B2 JP 2008181004 A JP2008181004 A JP 2008181004A JP 2008181004 A JP2008181004 A JP 2008181004A JP 5304065 B2 JP5304065 B2 JP 5304065B2
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Description

本発明は、センサー、ディスプレイ、パネル、シート、ラベルなどとして利用できる、構造色を発現する表示部材の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a display member that develops a structural color and can be used as a sensor, a display, a panel, a sheet, a label, and the like.

従来から、球体により形成された周期構造体により構造色を発現する表示部材が各種提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。   Conventionally, various display members that express a structural color by a periodic structure formed of spheres have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

しかしながら、これらのものは周期配列度が低い、すなわち規則的な周期構造状態からの位置の変位の程度が大きい、または球体およびマトリックスのいずれも存在しない空洞領域の割合(内部空隙率)が高い状態のものであり、従って、反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがブロードなものまたは反射光強度が小さいものであって、表示部材としての使用に伴う要求となる表示色の高い色純度および高い色濃度を十分に満たすものではなかった。
すなわち、従来は、高い周期配列度および低い内部空隙率の両方を有する表示部材はなかった。
However, these have a low degree of periodic arrangement, that is, a high degree of displacement of the position from the regular periodic structure state, or a high ratio of hollow regions (internal void ratio) where neither a sphere nor a matrix exists Therefore, the wavelength peak of expression of the structural color in the reflection spectrum is broad or the reflected light intensity is low, and the color purity and the high color of the display color required for use as a display member are high. The color density was not sufficiently satisfied.
That is, conventionally, there has been no display member having both a high periodic arrangement degree and a low internal porosity.

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

本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがシャープであって表示色の色純度が高く、かつ、当該波長ピークの反射光強度が大きくて表示色の色濃度の高い表示部材の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the circumstances as described above, and its purpose is that the wavelength peak of the expression of the structural color in the reflection spectrum is sharp, the color purity of the display color is high, and An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a display member having a high reflected light intensity at a wavelength peak and a high color density of display color.

本発明の表示部材の製造方法は、球体を液体に分散させた分散液による層を形成し、当該層を静置または乾燥させ、当該層における液体含有量が5〜20%となった時点において液体状の充填剤を当該層に対して添加し、前記充填剤を固化することによりマトリックスを形成する工程を経ることにより、
構造色を発現する、周期配列度が90%以上の規則的な周期構造状態を有する、球体およびマトリックスよりなる表示層を有する表示部材を得ることを特徴とする。
In the method for producing a display member of the present invention, a layer is formed by a dispersion liquid in which spheres are dispersed in a liquid, and the layer is allowed to stand or be dried, and when the liquid content in the layer becomes 5 to 20%. By adding a liquid filler to the layer and solidifying the filler to form a matrix,
A display member having a display layer made of a sphere and a matrix and having a regular periodic structure state in which a periodic arrangement degree is 90% or more and which expresses a structural color is obtained.

本発明の表示部材の製造方法においては、前記球体を液体に分散させた分散液による層を、基板上に当該分散液が塗布されて形成された塗布層としてもよく、また、面状の狭隘な間隙を有するセル中に当該分散液が導入されて形成された層としてもよい。   In the method for producing a display member of the present invention, the layer formed by dispersing the spheres in a liquid may be a coating layer formed by applying the dispersion on a substrate. A layer formed by introducing the dispersion into a cell having a small gap may be used.

本発明の表示部材の製造方法によれば、規則的な周期構造状態からの位置の変位の程度を示す周期配列度が極めて高く、しかも球体およびマトリックスのいずれも存在しない空洞領域の割合である内部空隙率が極めて低いので、反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがシャープであって表示色に色濁りがなく十分に高い色純度が得られながら大きな反射光強度が得られて表示色に十分に高い色濃度を得ることができる表示部材を確実に製造することができる。
According to the manufacturing method of the display member of the present invention, the periodic arrangement degree indicating the degree of displacement of the position from the regular periodic structure state is extremely high, and the ratio of the hollow region in which neither the sphere nor the matrix is present. Since the porosity is extremely low, the wavelength peak of the appearance of structural colors in the reflection spectrum is sharp, the display color has no color turbidity, and a sufficiently high color purity can be obtained while obtaining a large reflected light intensity, which is sufficient for the display color. In addition, it is possible to reliably manufacture a display member capable of obtaining a high color density.

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

本発明の表示部材は、図1に示されるように、構造色を発現する、球体12およびマトリックスMよりなる表示層10を有し、この表示層10における球体12の規則的な周期構造状態からの位置の変位の程度を示す周期配列度が90%以上であり、かつ、当該表示層10の任意の断面における画像において解析される球体12およびマトリックスMのいずれも存在しない空洞領域の割合である内部空隙率が10%以下であるものである。なお、表示層10における球体12およびマトリックスMのいずれも存在しない空洞領域は、通常、意図せず形成されてしまうものである。   As shown in FIG. 1, the display member of the present invention has a display layer 10 composed of a sphere 12 and a matrix M that expresses a structural color. From the regular periodic structure state of the sphere 12 in the display layer 10. The ratio of the hollow regions in which the periodic arrangement degree indicating the degree of displacement of the position of the display layer 10 is 90% or more and neither the sphere 12 nor the matrix M analyzed in the image in an arbitrary cross section of the display layer 10 exists. The internal porosity is 10% or less. In addition, the cavity area | region which neither the spherical body 12 nor the matrix M in the display layer 10 exists normally is formed unintentionally.

〔表示層〕
本発明の表示部材の表示層10は、具体的には、マトリックスM中に固体の粒子よりなる球体12による周期構造体16が形成されてなるものであり、より詳細には、マトリックスM中に球体12同士が面方向に接触して規則的に形成される球体層15が、厚み方向においても球体12同士が接触する状態で規則的に配された構成を有するものである。
また例えば、マトリックスM中に球体12同士が面方向に非接触状態で規則的に配されて形成される球体層15が、厚み方向においても球体12同士が非接触状態で規則的に配された構成を有していてもよい。
この球体層15は、光が入射する方向に対して一方向に規則的に球体12が配列された構成を有しており、特に、周期構造体が面心立方構造などの立方最密構造や、六方最密構造などの最密充填構造を呈するよう球体12が配列された構成を有することが好ましい。
表示層10は、当該表示層10によって光を反射することのできる構造を有しており、観察角に基づいて規定される波長の光が選択的に反射されることにより、構造色の発現が視認される。
[Display layer]
Specifically, the display layer 10 of the display member of the present invention is formed by forming a periodic structure 16 of spheres 12 made of solid particles in a matrix M, and more specifically, in the matrix M. The spherical layer 15 that is regularly formed by contacting the spheres 12 in the plane direction has a configuration that is regularly arranged in a state where the spheres 12 are in contact with each other also in the thickness direction.
Further, for example, a sphere layer 15 spheres 12 to each other are formed by regularly arranged in a non-contact state in the surface direction in the matrix M is, spheres 12 together even in the thickness direction was regularly arranged in a non-contact state You may have a structure.
The sphere layer 15 has a configuration in which spheres 12 are regularly arranged in one direction with respect to the direction in which light is incident. In particular, the periodic structure has a cubic close-packed structure such as a face-centered cubic structure, It is preferable that the spheres 12 are arranged so as to exhibit a close-packed structure such as a hexagonal close-packed structure.
The display layer 10 has a structure capable of reflecting light by the display layer 10, and light of a wavelength defined based on the observation angle is selectively reflected, whereby the structural color is expressed. Visible.

〔周期配列度〕
本発明に係る表示層10における球体12の周期配列度が90%以上であることにより、得られる表示部材が反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがシャープなものとなる。表示層10における球体12の周期配列度は95%以上であることがより好ましい。
[Periodic arrangement degree]
When the periodic arrangement degree of the spheres 12 in the display layer 10 according to the present invention is 90% or more, the obtained display member has a sharp wavelength peak in the appearance of structural colors in the reflection spectrum. The periodic arrangement degree of the spheres 12 in the display layer 10 is more preferably 95% or more.

表示層10における球体12の周期配列度は、理想的な規則的な周期構造状態に対する実際の充填状態を数値化することにより〔式:周期配列度(%)=(実際の周期配列度/理想的な周期配列度)×100〕により算出されるものであり、具体的には、周期配列度の測定は、以下のように行われる。
すなわち、表示層10を、クライオミクロトームを用いて適宜の球体12の中心位置を通る状態で当該表示層10の垂線方向に切断して断面切片を作製し、走査型電子顕微鏡「JSM−7410」(日本電子社製)を用いて当該断面切片の50,000倍の写真を2枚撮影し、この2枚の写真画像における球体12の100個ずつについて、それぞれ理想位置からのズレを測定し、そのズレ総量により下記式(1)を用いて算出される。
ここに、「理想位置からのズレ」とは、球体12を理論上の規則的な周期構造状態の位置からの変位距離をいう。
式(1):周期配列度(%)=[1−{(ズレ総量)/(a×200)}]×100
上記式(1)において、aは、理論上の規則的な周期構造状態における隣り合う球体12の中心間距離であり(図2(a)または図3(a)参照)、ズレ総量は、図2(b)または図3(b)に示されるように、個々の球体121,122,123,124,125・・・の理想位置からの変位距離をaとの比で表したズレ量z1,z2,z3,z4,z5・・・を合計した量(z1+z2+z3+z4+z5・・・)である。なお、図2(b)においてz1,z3およびz5は0であり、図3(b)においてz2,z4およびz5は0である。
この周期配列度の測定において、ズレの測定の対象となる200個すべての球体12が理論上の規則的な周期構造状態の位置にある場合は、周期配列度は100%となる。
The periodic arrangement degree of the spheres 12 in the display layer 10 is obtained by quantifying an actual filling state with respect to an ideal regular periodic structure state [formula: periodic arrangement degree (%) = (actual periodic arrangement degree / ideal Periodic periodicity) × 100]. Specifically, the periodicity is measured as follows.
That is, the display layer 10 is cut in the perpendicular direction of the display layer 10 while passing through the center position of an appropriate sphere 12 using a cryomicrotome to produce a cross section, and a scanning electron microscope “JSM-7410” ( Two pieces of a 50,000 times photograph of the cross section are taken using JEOL Ltd., and the deviation from the ideal position is measured for each of 100 spheres 12 in the two photographic images. It is calculated using the following formula (1) based on the total deviation.
Here, “deviation from the ideal position” refers to the displacement distance of the sphere 12 from the position of the theoretically regular periodic structure state.
Formula (1): Periodic arrangement degree (%) = [1 − {(total deviation) / (a × 200)}] × 100
In the above formula (1), a is the center-to-center distance between adjacent spheres 12 in a theoretically regular periodic structure state (see FIG. 2 (a) or FIG. 3 (a)). As shown in FIG. 2 (b) or FIG. 3 (b), the displacement amount z1, which represents the displacement distance from the ideal position of each sphere 121, 122, 123, 124, 125. This is the total amount of z2, z3, z4, z5... (z1 + z2 + z3 + z4 + z5...). In FIG. 2B, z1, z3 and z5 are 0, and in FIG. 3B, z2, z4 and z5 are 0.
In the measurement of the periodic arrangement degree, when all the 200 spheres 12 to be measured for the deviation are in the positions of the theoretical regular periodic structure state, the periodic arrangement degree is 100%.

〔内部空隙率〕
また、本発明に係る表示層10における球体12の内部空隙率が10%以下であることにより、得られる表示部材が大きな反射光強度を有するものとなる。表示層10における球体12の内部空隙率は5%以下であることがより好ましい。
[Internal porosity]
Moreover, when the internal porosity of the sphere 12 in the display layer 10 according to the present invention is 10% or less, the obtained display member has a large reflected light intensity. The internal porosity of the sphere 12 in the display layer 10 is more preferably 5% or less.

表示層10の内部空隙率は、以下のように測定されるものである。
すなわち、表示層10を、クライオミクロトームを用いて断面切片を作製し、走査型電子顕微鏡「JSM−7410」(日本電子社製)を用いて当該断面切片の50,000倍の写真を2枚撮影し、この2枚の写真画像における任意の10cm×10cmの領域について、それぞれ球体12および、空洞部分x1,x2などのマトリックスM以外の空洞部分の面積を算出し、下記式(2)を用いて算出される。
式(2):内部空隙率(%)=(空洞部分の面積(cm2 )/100(cm2 ))×100
The internal porosity of the display layer 10 is measured as follows.
That is, the display layer 10 is made of a cross section using a cryomicrotome, and two 50,000 times photographs of the cross section are taken using a scanning electron microscope “JSM-7410” (manufactured by JEOL Ltd.). Then, the area of the hollow portion other than the matrix M such as the spherical body 12 and the hollow portions x1 and x2 is calculated for each arbitrary 10 cm × 10 cm region in the two photographic images, and the following equation (2) is used. Calculated.
Formula (2): Internal porosity (%) = (Cavity area (cm 2 ) / 100 (cm 2 )) × 100

表示層10においては、球体12の屈折率とマトリックスMの屈折率との差の絶対値(以下、「屈折率差」という。)が、0.02〜2.0であることが好ましく、より好ましくは0.1〜1.6である。
この屈折率差が0.02未満である場合は、構造色が発色しにくくなり、この屈折率差が2.0より大きい場合は、光散乱が大きく生じることによって構造色が白濁化してしまうおそれがある。
In the display layer 10, the absolute value of the difference between the refractive index of the sphere 12 and the refractive index of the matrix M (hereinafter referred to as “refractive index difference”) is preferably 0.02 to 2.0. Preferably it is 0.1-1.6.
If this difference in refractive index is less than 0.02, the structural color is difficult to develop, and if this difference in refractive index is greater than 2.0, the structural color may become cloudy due to large light scattering. There is.

〔構造色〕
本発明の表示部材において得られる構造色とは、色素などの光の吸収による色ではなく、周期構造などによる選択的な光の反射により発現される色のことである。
[Structural color]
The structural color obtained in the display member of the present invention is not a color due to light absorption of a pigment or the like but a color expressed by selective light reflection due to a periodic structure or the like.

表示層10において選択的に反射される光は、ブラッグの法則、スネルの法則より、下記式(3)で表される波長の光とされる。
なお、下記式(3)および下記式(4)は近似式であり、実際上はこれらの計算値に完全には合致しない場合もある。
式(3):λ=2nD(cosθ)
この式(3)において、λは構造色のピーク波長、nは下記式(4)で表される表示層10の屈折率、Dは球体層15の層間隔(球体12の表示部材の垂線方向における間隔)、θは表示部材の垂線との観察角である。
式(4):n={na・c}+{nb・(1−c)}
この式(4)において、naは球体12の屈折率、nbはマトリックスMの屈折率、cは表示層10における球体12の体積率である。
ここに、構造色のピーク波長λは、ファイバーを用いて反射光源と観察角度との関係を確認できる「MCPD−3700」(大塚電子社製)を用いて測定されるものとすることができる。
The light selectively reflected in the display layer 10 is light having a wavelength represented by the following formula (3) based on Bragg's law and Snell's law.
In addition, the following formula (3) and the following formula (4) are approximate formulas, and in practice, these calculated values may not completely match.
Formula (3): λ = 2 nD (cos θ)
In this formula (3), λ is the peak wavelength of the structural color, n is the refractive index of the display layer 10 represented by the following formula (4), D is the layer spacing of the sphere layer 15 (perpendicular direction of the display member of the sphere 12) ), Θ is an observation angle with respect to the normal of the display member.
Formula (4): n = {na · c} + {nb · (1-c)}
In this formula (4), na is the refractive index of the sphere 12, nb is the refractive index of the matrix M, and c is the volume ratio of the sphere 12 in the display layer 10.
Here, the peak wavelength λ of the structural color can be measured using “MCPD-3700” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) that can confirm the relationship between the reflection light source and the observation angle using a fiber.

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

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

本発明の表示部材において、構造色による表示色は、可視域にピーク波長を有する色に限らず、紫外域または赤外域にピーク波長を有する色であってもよい。   In the display member of the present invention, the display color based on the structural color is not limited to a color having a peak wavelength in the visible region, but may be a color having a peak wavelength in the ultraviolet region or the infrared region.

〔球体〕
本発明において、球体とは、3次元において球体形状を有する固体の物質のことであり、真球に限定されるものではなく、おおよそ球体形状を有すればよい。
表示層10を構成する球体12を形成すべき材料としては、その屈折率がマトリックスMの屈折率と異なるものであること、およびマトリックスMを形成する充填剤と非相溶性であるものを、適宜に選択することができる。
また、表示層10を構成する球体12は、マトリックスMを形成すべき充填剤との親和性の高い材料よりなることが好ましい。
〔sphere〕
In the present invention, a sphere is a solid substance having a sphere shape in three dimensions, and is not limited to a true sphere, but may be approximately a sphere shape.
As a material for forming the sphere 12 constituting the display layer 10, a material having a refractive index different from that of the matrix M and a material incompatible with the filler forming the matrix M are appropriately used. Can be selected.
Moreover, it is preferable that the sphere 12 constituting the display layer 10 is made of a material having high affinity with the filler for forming the matrix M.

表示層10を構成する球体12としては、種々のものを挙げることができる。
具体的には例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸(イソ)プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル系単量体;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸などのカルボン酸単量体などの重合性単量体のうちの1種を重合した粒子、または2種以上を共重合した有機粒子を挙げることができる。
また、重合性単量体に架橋性単量体を加えて重合した有機粒子であってもよく、架橋性単量体としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどを挙げることができる。
また例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、硫酸バリウム、酸化第二鉄などの無機酸化物および複合酸化物などや、ガラス、セラミックスなどにより形成された無機粒子を挙げることができる。
また例えば、上記の有機粒子または無機粒子をコア粒子として、これの表面に当該コア粒子を構成する材料と異なる材料のシェル層が形成されてなるコア−シェル型粒子を挙げることができる。シェル層は、金属微粒子、チタニアなどよりなる金属酸化物微粒子、チタニアなどよりなる金属酸化物ナノシートなどを用いて形成することができる。
さらに例えば、上記のコア−シェル型粒子から、焼成、抽出などの方法によってコア粒子を除去することにより得られる中空型粒子を挙げることができる。
Various things can be mentioned as the spherical body 12 constituting the display layer 10.
Specifically, for example, styrene monomers such as styrene, methylstyrene, methoxystyrene, butylstyrene, phenylstyrene, chlorostyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, (iso) propyl acrylate, butyl acrylate, acrylic Acrylic acid ester or methacrylic acid ester monomer such as hexyl acid, octyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, ethyl hexyl methacrylate; acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumarate The particle | grains which superposed | polymerized 1 type in polymerizable monomers, such as carboxylic acid monomers, such as an acid, or the organic particle which copolymerized 2 or more types can be mentioned.
Alternatively, organic particles obtained by adding a crosslinkable monomer to a polymerizable monomer and polymerizing may be used. Examples of the crosslinkable monomer include divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and trimethylol. Examples thereof include propane trimethacrylate.
Examples thereof include inorganic oxides and composite oxides such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, copper oxide, barium sulfate, and ferric oxide, and inorganic particles formed of glass, ceramics, and the like.
Further, for example, core-shell type particles in which the above organic particles or inorganic particles are used as core particles, and a shell layer made of a material different from the material constituting the core particles is formed on the surface thereof. The shell layer can be formed using metal fine particles, metal oxide fine particles made of titania, metal oxide nanosheets made of titania, or the like.
Further examples include hollow particles obtained by removing the core particles from the core-shell particles by a method such as firing or extraction.

球体12の平均粒径は、当該球体12の屈折率およびマトリックスMの屈折率との関係において設定する必要があり、さらに少なくともその分散液が安定したコロイド溶液となる大きさであることが好ましいところ、例えば50〜500nmであることが好ましい。
球体12の平均粒径が上記の範囲にあることにより、その分散液を安定したコロイド溶液とすることができ、また、得られる表示部材において発現する構造色が近紫外〜可視〜近赤外域にピーク波長を有する色となる。
一方、球体の平均粒径が50nm未満である場合は、視認される構造色の色が薄いものとなるおそれがあり、球体の平均粒径が500nmよりも大きい場合は、光散乱が大きく生じることによって構造色の発現の程度が小さく、その結果、白濁化して構造色の認識をしにくいものとなることがある。
The average particle diameter of the sphere 12 needs to be set in relation to the refractive index of the sphere 12 and the refractive index of the matrix M, and at least preferably has a size that makes the dispersion into a stable colloidal solution. For example, it is preferable that it is 50-500 nm.
When the average particle diameter of the spheres 12 is in the above range, the dispersion liquid can be made into a stable colloid solution, and the structural color expressed in the obtained display member is in the near ultraviolet to visible to near infrared region. The color has a peak wavelength.
On the other hand, when the average particle size of the sphere is less than 50 nm, the visible structural color may be light, and when the average particle size of the sphere is larger than 500 nm, light scattering is greatly generated. As a result, the degree of expression of the structural color is small, and as a result, it may become white turbid and difficult to recognize the structural color.

また、粒径分布を表すCV値は20以下であることが好ましく、より好ましくは10以下、特に好ましくは5以下である。
CV値が20より大きい場合は、規則的に配列されるべき球体層が大きな乱れが生じたものとなって得られる表示部材が構造色の発現の程度が小さく、その結果、白濁化して構造色の認識をしにくいものとなることがある。
平均粒径は、球体12について走査型電子顕微鏡「JSM−7410」(日本電子社製)を用いて50,000倍の写真を2枚撮影し、この2枚の写真画像における球体12の100個ずつについて、それぞれ最大長を測定し、その個数平均値を算出することにより、得られるものである。ここに、「最大長」とは、球体12の周上の任意の2点による2点間距離のうち、最大のものをいう。
なお、球体12が凝集体として撮影される場合には、凝集体を形成する一次粒子(球体)の最大長を測定するものとする。
CV値は、個数基準の粒度分布における標準偏差および上記の平均粒径の値を用いて下記式(CV)より算出されるものである。
式(CV):CV値=((標準偏差)/(平均粒径))×100
The CV value representing the particle size distribution is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and particularly preferably 5 or less.
When the CV value is larger than 20, the display member obtained as a result of the large disturbance of the spherical layers to be regularly arranged has a small degree of expression of the structural color. May be difficult to recognize.
The average particle size was obtained by taking two 50,000 times photographs of the sphere 12 using a scanning electron microscope “JSM-7410” (manufactured by JEOL Ltd.), and 100 spheres 12 in the two photographic images. For each, the maximum length is measured and the number average value is calculated. Here, the “maximum length” refers to the maximum distance between two points by any two points on the circumference of the sphere 12.
When the sphere 12 is photographed as an aggregate, the maximum length of primary particles (sphere) forming the aggregate is measured.
The CV value is calculated from the following formula (CV) using the standard deviation in the number-based particle size distribution and the above average particle size value.
Formula (CV): CV value = ((standard deviation) / (average particle diameter)) × 100

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

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

表示層10を構成する球体12は、表示層10を形成させる際に規則配列させやすいことから、単分散性の高いものであることが好ましい。
単分散性の高い球体を得るために、球体12が有機物による粒子である場合は、球体12は、通常一般的に用いられるソープフリー乳化重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの重合法によって得ることが好ましい。
The spheres 12 constituting the display layer 10 are preferably highly monodispersed because they are easily arranged regularly when the display layer 10 is formed.
In order to obtain a highly monodispersed sphere, when the sphere 12 is a particle made of an organic substance, the sphere 12 is a polymerization method such as a commonly used soap-free emulsion polymerization method, suspension polymerization method, emulsion polymerization method or the like. It is preferable to obtain by.

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

〔マトリックス〕
表示層10を構成するマトリックスMは、固体状のものであり、当該マトリックスMを形成すべき充填剤としては、製造過程における周期構造体16に添加する工程において液体状であり、熱、光などのエネルギーが付与されることにより固化することができるものが使用される。
表示層10を構成するマトリックスMとしては、その屈折率が球体12の屈折率と異なるものであり、球体12を構成する材料と非相溶性であるものを、適宜に選択することができる。
また、マトリックスMを形成すべき充填剤としては、球体12との親和性の高い材料が好ましい。
〔matrix〕
The matrix M constituting the display layer 10 is solid, and the filler to form the matrix M is liquid in the process of adding to the periodic structure 16 in the manufacturing process, such as heat and light. Those that can be solidified by applying the energy of are used.
As the matrix M constituting the display layer 10, a material having a refractive index different from that of the sphere 12 and incompatible with the material constituting the sphere 12 can be appropriately selected.
Moreover, as a filler which should form the matrix M, a material with high affinity with the spherical body 12 is preferable.

マトリックスMを形成すべき充填剤としては、例えば有機溶剤に可溶である樹脂を当該有機溶剤に溶解させた溶液や水に可溶である樹脂を水に溶解させた水溶液、ヒドロゲル、オイルゲル、光硬化剤、熱硬化剤および湿気硬化剤などが挙げられる。
有機溶剤に可溶である樹脂としては、具体的には、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、水に可溶である樹脂としては、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。
ヒドロゲルとしては、具体的にはゼラチン、カラギナン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムなどのゲル化剤と水とを混合して得られるゲルが挙げられ、オイルゲルとしては、シリコーンゲル、フッ素系シリコーンゲルなどや、アミノ酸系誘導体、シクロヘキサン系誘導体、ポリシロキサン系誘導体などのゲル化剤とシリコーンオイル、有機溶剤とを混合して得られるゲルが挙げられる。
Examples of the filler to form the matrix M include a solution in which a resin soluble in an organic solvent is dissolved in the organic solvent, an aqueous solution in which a resin soluble in water is dissolved in water, hydrogel, oil gel, light Examples thereof include a curing agent, a heat curing agent, and a moisture curing agent.
Specific examples of resins that are soluble in organic solvents include polystyrene resins, acrylic resins, and polyester resins. Examples of resins that are soluble in water include polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and polyvinyl chloride. Is mentioned.
Specific examples of hydrogels include gels obtained by mixing gelatin, carrageenan, polyacrylic acid, sodium polyacrylate and other gelling agents with water, and oil gels include silicone gels and fluorine-based silicone gels. And gels obtained by mixing gelling agents such as amino acid derivatives, cyclohexane derivatives and polysiloxane derivatives with silicone oil and organic solvents.

マトリックスMの屈折率は、公知の種々の方法で測定することができるところ、本発明におけるマトリックスMの屈折率は、別個にマトリックスMのみよりなる薄膜を作成し、この薄膜をアッベ屈折率計にて測定した値とされる。
マトリックスの屈折率の具体的な例としては、例えばシリコーンゲルが1.41、ゼラチン/アラビアゴムが1.53、ポリビニルアルコールが1.51、ポリアクリル酸ナトリウムが1.51、フッ素変性アクリル樹脂が1.34、N−イソプロピルアミドが1.51、発泡アクリル樹脂が1.43である。
The refractive index of the matrix M can be measured by various known methods. The refractive index of the matrix M in the present invention is a thin film made of only the matrix M, and this thin film is used as an Abbe refractometer. Measured value.
Specific examples of the refractive index of the matrix include 1.41 for silicone gel, 1.53 for gelatin / gum arabic, 1.51 for polyvinyl alcohol, 1.51 for sodium polyacrylate, and fluorine-modified acrylic resin. 1.34, N-isopropylamide is 1.51, and foamed acrylic resin is 1.43.

〔表示層の製造方法〕
このような表示層10は、球体12を、当該球体12を構成する材料と相溶しない液体に分散させた分散液(球体分散液)による層を形成し、当該層を静置または乾燥させて前記球体12を自己配列させて周期構造体16を形成させ、当該周期構造体16を含有する層における液体含有量が5〜20%となった時点において、液体状の充填剤を周期構造体16に対して添加して球体12間に隙間なく充填させ、前記充填剤を固化してマトリックスMを形成させる工程を経ることにより、得られる。
球体分散液を得るための液体としては、溶解性の低い水系溶媒が好ましい。
ここに、「水系媒体」とは、水50〜100質量%と、水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体をいう。水溶性の有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどが挙げられ、樹脂を溶解しないことから、アルコール系有機溶媒が好ましい。
[Method for producing display layer]
Such a display layer 10 forms a layer of a dispersion liquid (sphere dispersion liquid) in which the sphere 12 is dispersed in a liquid incompatible with the material constituting the sphere 12, and the layer is allowed to stand or be dried. The spherical bodies 12 are self-aligned to form the periodic structure 16, and when the liquid content in the layer containing the periodic structure 16 becomes 5 to 20%, the liquid filler is added to the periodic structure 16. Is added to the spheres 12 without gaps, and the filler M is solidified to form a matrix M.
As the liquid for obtaining the sphere dispersion liquid, an aqueous solvent having low solubility is preferable.
Here, the “aqueous medium” refers to a medium composed of 50 to 100% by mass of water and 0 to 50% by mass of a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, and tetrahydrofuran, and alcohol-based organic solvents are preferable because they do not dissolve the resin.

表示層10の製造過程において、周期構造体16を含有する層における液体含有量が5〜20%となった時点において充填剤を添加することにより、球体12の周期配列度が90%以上であり、かつ、内部空隙率が10%以下である表示層10を得ることができる。
その理由としては、以下のように推測される。
In the manufacturing process of the display layer 10, the periodic arrangement degree of the spheres 12 is 90% or more by adding a filler when the liquid content in the layer containing the periodic structure 16 becomes 5 to 20%. And the display layer 10 whose internal porosity is 10% or less can be obtained.
The reason is estimated as follows.

すなわち、球体12の球体分散液による層を形成した後、静置または乾燥させる工程において、まず、球体分散液中の球体12が静電的に安定な位置へ自己配列し、さらに水分が蒸発していくに従って球体12間の水分が当該球体12間において液架橋することによってより安定な位置へ再配列していくところ、周期構造体16を含有する層における液体含有量が5〜20%となった時点とはすなわちこの液架橋力が作用している時点である。そして、この時点において充填剤が添加されることにより、球体12間への導入状態が良好でありながら、液架橋力の作用により球体12の配列に大きな乱れを生じることなく、充填剤を球体12間に導入することができるものと考えられる。
一方、乾燥があまり進行しておらず、周期構造体16を含有する層における液体含有量が過多である時点において充填剤を添加した場合は、球体12間における液架橋力の作用が弱く、充填剤の添加によって球体12の配列に乱れが生じて所期の周期配列度を得ることができず、その結果、得られる表示部材が反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがブロードなものとなる。
また、乾燥が進み、周期構造体16を含有する層における液体含有量が過少、あるいは完全に水分が蒸発した時点において充填剤を添加した場合は、当該充填剤の球体12間への導入状態が程度の低くなって所期の内部空隙率が得られず、その結果、得られる表示部材が大きな反射光強度を有するものとならない。
That is, in the process of forming a layer of the sphere 12 by the sphere dispersion liquid, and then allowing it to stand or dry, first, the sphere 12 in the sphere dispersion liquid self-aligns to an electrostatically stable position, and further moisture evaporates. As the water content between the spheres 12 rearranges to a more stable position by liquid-crosslinking between the spheres 12 as the liquid content increases, the liquid content in the layer containing the periodic structure 16 becomes 5 to 20%. That is, the time when this liquid crosslinking force is acting. At this time, the filler is added, so that the state of introduction between the spheres 12 is good, but the filler is removed from the spheres 12 without causing a large disturbance in the arrangement of the spheres 12 due to the action of the liquid crosslinking force. It can be introduced in between.
On the other hand, when the filler is added at the time when the drying is not progressing so much and the liquid content in the layer containing the periodic structure 16 is excessive, the action of the liquid crosslinking force between the spheres 12 is weak, The addition of the agent disturbs the arrangement of the spheres 12 and the desired periodic arrangement degree cannot be obtained, and as a result, the obtained display member has a broad wavelength peak for the expression of the structural color in the reflection spectrum. .
Further, when the filler is added when the drying progresses and the liquid content in the layer containing the periodic structure 16 is too low or the water is completely evaporated, the state of introduction of the filler between the spheres 12 is As a result, the desired internal porosity cannot be obtained, and as a result, the obtained display member does not have a large reflected light intensity.

周期構造体16を含有する層における液体含有量は、球体12の球体分散液の初期濃度、球体分散液を塗布した面積および質量変化により求めることができる。また、当該層における液体含有量と可視吸収や反射強度などの光学特性との相関を予め取得し、光学測定を行いながら充填剤の添加時点を判断することが、製造上管理を行いやすいために、好ましい。   The liquid content in the layer containing the periodic structure 16 can be obtained from the initial concentration of the sphere dispersion of the sphere 12, the area where the sphere dispersion is applied, and the mass change. In addition, because it is easy to manage the manufacturing process, it is easy to obtain the correlation between the liquid content in the layer and the optical properties such as visible absorption and reflection intensity, and to determine the addition point of the filler while performing the optical measurement. ,preferable.

球体分散液による層は、例えば適宜の基板上に当該分散液を塗布することにより塗布層として形成することができる。また、面状の狭隘な間隙を有するセル中に前記球体分散液を導入して形成することもできる。
なお、面状の狭隘な間隙は、毛管現象により球体分散液が充填される距離を有する間隙であればよく、例えばその距離が0.1〜100μmであることが好ましい。
The layer made of the spherical dispersion can be formed as a coating layer by applying the dispersion on an appropriate substrate, for example. Alternatively, the spherical dispersion liquid can be introduced into a cell having a planar narrow gap.
In addition, the planar narrow gap | interval should just be a gap | interval which has the distance with which a spherical dispersion is filled by capillary action, for example, it is preferable that the distance is 0.1-100 micrometers.

球体分散液による層を基板に対する塗布により形成する場合において、球体12の球体分散液の塗布方法としては、バーコート法、スクリーン塗布法、ディップ塗布法、スピンコート塗布法、カーテン塗布法、LB(Langmuir−Blodgett)膜作成法などを利用することができる。
また、基板の材料としては、下記の基板13の材料として挙げられたものを挙げることができる。
In the case of forming the sphere dispersion layer by coating on the substrate, the sphere 12 sphere dispersion may be applied by a bar coating method, screen coating method, dip coating method, spin coating coating method, curtain coating method, LB ( For example, a Langmuir-Blodgett film forming method can be used.
Moreover, as a material of a board | substrate, what was mentioned as a material of the following board | substrate 13 can be mentioned.

球体分散液による層を、セルを用いて形成する場合において、セルとしては、2枚の対向する基板を積層した状態において左辺および右辺を塞ぎ、上辺および下辺は開口した状態にしたものを挙げることができ、このようなセルによる球体分散液の導入は、例えば球体分散液の入った容器に当該セルの下辺を浸漬させることにより、毛管現象を利用して行うことができる。
また、セルの材料としては、下記の基板13の材料として挙げられたものを挙げることができる。
In the case of forming a layer of sphere dispersion using a cell, the cell may be one in which the left side and the right side are closed and the upper side and the lower side are opened in a state where two opposing substrates are stacked. The sphere dispersion liquid can be introduced by such a cell by utilizing capillary action, for example, by immersing the lower side of the cell in a container containing the sphere dispersion liquid.
Moreover, as a material of a cell, what was mentioned as a material of the following board | substrate 13 can be mentioned.

〔表示部材〕
本発明の表示部材は、色表示の効果をより得るために、以上のような表示層10が黒色、灰色など所望に応じた光を吸収する色の層や基板上に積層された構成とされていることが好ましい。具体的には、例えば、図1に示されるように、基板13上に表示層10が積層されたシート状のものとして構成することができる。この基板13は、例えば表示層10の製造方法に係る球体分散液による層を塗布により形成する場合は、塗布層を形成させる基板をそのまま表示部材における基板として用いてもよい。
[Display material]
The display member of the present invention has a configuration in which the display layer 10 as described above is laminated on a layer or substrate of a color that absorbs light as desired, such as black or gray, in order to obtain more color display effects. It is preferable. Specifically, for example, as shown in FIG. 1, it can be configured as a sheet having a display layer 10 laminated on a substrate 13. For example, in the case where a layer made of a sphere dispersion according to the method for manufacturing the display layer 10 is formed by coating, the substrate 13 on which the coating layer is formed may be used as it is as a substrate in the display member.

基板13としては、例えばガラス、セラミックスやポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のフィルムやシートなどを使用することができる。
また、表示層10は球体12の球体分散液を用いて作製するために、基板13としては、表面の水に対する接触角はある程度低いものが好ましい。また、表面平滑性は高いものが好ましいことから、基板13について適宜の表面処理を行ってもよい。また、ブラスト処理などを行って球体が付着し易い状態にして使用することもできる。
As the substrate 13, for example, glass, ceramics, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) film or sheet can be used.
In addition, since the display layer 10 is manufactured using the sphere dispersion liquid of the spheres 12, the substrate 13 preferably has a surface contact angle with water that is somewhat low. Moreover, since the thing with high surface smoothness is preferable, you may perform an appropriate surface treatment about the board | substrate 13. FIG. Moreover, it can be used in a state where the spheres are easily attached by performing blasting or the like.

また、表示部材は、基板13上に表示層10が形成され、この表示層10上に粘着層を介して表面被覆層が設けられたものとして構成することもできる。
このような表示部材において、基板13、粘着層および表面被覆層は、用途などに応じて必要に応じて設けられるものであり、また、基板13の裏面に、ラベル用粘着層を設けた構成としてもよい。
表面被覆層を設ける場合は、当該表面被覆層として、透明性が高く、表示層10において発現される構造色の視認を阻害しないポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などよりなるフィルム、UV硬化樹脂よりなるフィルムなどを用いることができる。
また、ラベルとして使用する場合は、ラベル用粘着層として、例えばアクリル系粘着剤、アクリル・オレフィン共重合粘着剤などの接着性の粘着材を用いることができる。
In addition, the display member can be configured such that the display layer 10 is formed on the substrate 13 and a surface coating layer is provided on the display layer 10 via an adhesive layer.
In such a display member, the substrate 13, the adhesive layer, and the surface coating layer are provided as necessary depending on the use and the like, and a configuration in which a label adhesive layer is provided on the back surface of the substrate 13. Also good.
When providing a surface coating layer, as the surface coating layer, a film made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or the like that is highly transparent and does not hinder the visual recognition of the structural color expressed in the display layer 10; A film made of a UV curable resin or the like can be used.
When used as a label, an adhesive pressure-sensitive adhesive such as an acrylic pressure-sensitive adhesive or an acrylic / olefin copolymer pressure-sensitive adhesive can be used as the pressure-sensitive adhesive layer for a label.

以上のような表示部材によれば、規則的な周期構造状態からの位置の変位の程度を示す周期配列度が極めて高く、しかも球体およびマトリックスのいずれも存在しない空洞領域の割合である内部空隙率が極めて低いので、反射スペクトルにおける構造色の発現の波長ピークがシャープであって表示色に色濁りがなく十分に高い色純度が得られながら大きな反射光強度が得られて表示色に十分に高い色濃度を得ることができる。   According to the display member as described above, the internal porosity, which is a ratio of the hollow region in which neither the sphere nor the matrix exists, and the degree of periodic arrangement indicating the degree of displacement of the position from the regular periodic structure state is extremely high. Is extremely low, the wavelength peak of expression of the structural color in the reflection spectrum is sharp, the display color has no color turbidity, and a sufficiently high color purity is obtained, while a large reflected light intensity is obtained and the display color is sufficiently high Color density can be obtained.

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の実施の形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。   Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above examples, and various modifications can be made.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下において、平均粒径、CV値および屈折率の測定は、上述の方法と同様の方法によって行った。
また、以下において、透過スペクトルは、分光光度計「U−4100」(日立製作所社製)により測定し、反射スペクトルは、分光測色計「CM−3600d」(コニカミノルタセンシング社製)により測定し、この反射スペクトルより反射率および1/4値幅を計測した。なお、1/4値幅は、反射スペクトルにおけるピーク部分以外のベース部分の反射率を0、ピーク部分の反射率の最高値を100とし、反射率が25である場合のピークの幅をいう。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. In the following, the average particle diameter, CV value, and refractive index were measured by the same method as described above.
In the following, the transmission spectrum is measured with a spectrophotometer “U-4100” (manufactured by Hitachi, Ltd.), and the reflection spectrum is measured with a spectrocolorimeter “CM-3600d” (manufactured by Konica Minolta Sensing). The reflectance and ¼ value width were measured from this reflection spectrum. Note that the ¼ value width is the peak width when the reflectance of the base portion other than the peak portion in the reflection spectrum is 0, the highest reflectance of the peak portion is 100, and the reflectance is 25.

〔粒子合成例1〕
スチレン71質量部、n−ブチルアクリレート20質量部およびメタクリル酸9質量部を80℃に加温して単量体溶液を調製した。一方、ドデシルスルホン酸ナトリウム0.2質量部をイオン交換水263質量部に溶解させた界面活性剤溶液を80℃に加熱し、この界面活性剤溶液と上記の単量体混合液とを混合した後、機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック社製)によって30分間分散処理することにより、乳化分散液を調製した。
撹拌装置、加熱冷却装置、窒素導入装置、および原料・助剤仕込み装置を備えた反応容器に、上記乳化分散液とドデシルスルホン酸ナトリウム0.1質量部をイオン交換水142質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下200rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この溶液に過硫酸カリウム1.4質量部、水54質量部を投入し、3時間重合を行うことによって微粒子の分散液を得、これを遠心分離機により大径粒子/小径粒子を分離し、単分散性の高い真球微粒子の分散液(以下、「球体分散液」という。)〔1〕を得た。この球体分散液〔1〕中の球体〔1〕は平均粒径が250nm、CV値が2.8、屈折率が1.55であった。
[Particle Synthesis Example 1]
A monomer solution was prepared by heating 71 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, and 9 parts by mass of methacrylic acid to 80 ° C. On the other hand, a surfactant solution in which 0.2 parts by mass of sodium dodecyl sulfonate was dissolved in 263 parts by mass of ion-exchanged water was heated to 80 ° C., and this surfactant solution and the above monomer mixture were mixed. Then, an emulsified dispersion was prepared by carrying out a dispersion treatment for 30 minutes using a mechanical disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.).
The emulsified dispersion and 0.1 parts by weight of sodium dodecyl sulfonate were dissolved in 142 parts by weight of ion-exchanged water in a reaction vessel equipped with a stirrer, a heating / cooling device, a nitrogen introduction device, and a raw material / auxiliary charging device. The surfactant solution was charged, and the internal temperature was raised to 80 ° C. while stirring at a stirring speed of 200 rpm under a nitrogen stream. To this solution, 1.4 parts by mass of potassium persulfate and 54 parts by mass of water were added, and a dispersion of fine particles was obtained by performing polymerization for 3 hours, and this was separated into large / small particles by a centrifuge, A dispersion of highly spherical fine sphere particles (hereinafter referred to as “spherical dispersion”) [1] was obtained. The sphere [1] in the sphere dispersion [1] had an average particle size of 250 nm, a CV value of 2.8, and a refractive index of 1.55.

〔粒子合成例2〕
スチレン71質量部、n−ブチルアクリレート20質量部およびメタクリル酸9質量部を80℃に加温して単量体溶液を調製した。一方、ドデシルスルホン酸ナトリウム0.4質量部をイオン交換水263質量部に溶解させた界面活性剤溶液を80℃に加熱し、この界面活性剤溶液と上記の単量体混合液とを混合した後、機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック社製)によって30分間分散処理することにより、乳化分散液を調製した。
撹拌装置、加熱冷却装置、窒素導入装置、および原料・助剤仕込み装置を備えた反応容器に、上記乳化分散液とドデシルスルホン酸ナトリウム0.1質量部をイオン交換水142質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下200rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この溶液に過硫酸カリウム1.4質量部、水54質量部を投入し、3時間重合を行うことによって微粒子の分散液を得、これを遠心分離機により大径粒子/小径粒子を分離し、単分散性の高い球体分散液〔2〕を得た。この球体分散液〔2〕中の球体〔2〕は平均粒径が205nm、CV値が2.3、屈折率が1.55であった。
[Particle Synthesis Example 2]
A monomer solution was prepared by heating 71 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, and 9 parts by mass of methacrylic acid to 80 ° C. On the other hand, a surfactant solution in which 0.4 parts by mass of sodium dodecyl sulfonate was dissolved in 263 parts by mass of ion-exchanged water was heated to 80 ° C., and this surfactant solution and the above monomer mixture were mixed. Then, an emulsified dispersion was prepared by carrying out a dispersion treatment for 30 minutes using a mechanical disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.).
The emulsified dispersion and 0.1 parts by weight of sodium dodecyl sulfonate were dissolved in 142 parts by weight of ion-exchanged water in a reaction vessel equipped with a stirrer, a heating / cooling device, a nitrogen introduction device, and a raw material / auxiliary charging device. The surfactant solution was charged, and the internal temperature was raised to 80 ° C. while stirring at a stirring speed of 200 rpm under a nitrogen stream. To this solution, 1.4 parts by mass of potassium persulfate and 54 parts by mass of water were added, and a dispersion of fine particles was obtained by performing polymerization for 3 hours, and this was separated into large / small particles by a centrifuge, A highly monodispersed spherical dispersion [2] was obtained. The sphere [2] in the sphere dispersion [2] had an average particle size of 205 nm, a CV value of 2.3, and a refractive index of 1.55.

<実施例1>
洗浄したガラス板の向い合う二辺に厚み10μmの両面テープを貼り、もう1枚の洗浄したガラス板を重ねて当該両面テープにより貼り合わせることにより、厚み10μmの空隙を有するガラスセルを作成した。このガラスセルを球体分散液〔1〕の入ったビーカー中にほぼ垂直に設置し、毛管現象によりガラスセル中に球体分散液〔1〕を充填した。この状態より上方向より乾燥させてガラスセル中に粒子を配列させ、赤色の構造色が出現して周期構造体が形成されるまで静置した。赤色の構造色が出現したガラスセルを球体分散液〔1〕の入ったビーカーより取り出し、ガラスセル中の液体含有量を測定したところ、28%であった。このガラスセルを更に乾燥させて液体含有量が15%になった時点で、一方のガラス板を剥離して他方のガラス板を周期構造体が形成された面を上にして水平方向に設置し、シリコーンゲル「SE1891H」(束レ・ダウコーニング社製)を滴下し、周期構造体上部の余分なシリコーンゲルを除去した後、55℃で1時間硬化させることにより、ガラス板上に表示層〔1〕が形成された表示部材〔1〕を作製した。
この表示部材〔1〕の波長に対する透過率(透過スペクトル)を測定したところ、図4において線〔1〕で示されるように、構造色の発現に係る波長ピークの透過率と当該波長ピーク以外の波長範囲の透過率との差が大きく、波長ピークがシャープである、すなわちその半値幅が狭いことが確認された。
また、この表示層〔1〕上に黒色ポリエチレンテレフタレート(PET)シートを被せ、ガラス板側から波長に対する反射率(反射スペクトル)を測定したところ、図5において線〔1〕で示されるように、構造色の発現に係る波長ピークの反射率が高く、当該波長ピークがシャープである(その1/4値幅が狭い)ことが確認された。結果を表1に示す。
なお、反射率が55%以上であれば表示色が十分に高い色濃度を有するものと判断され、1/4値幅が45nm以下であれば表示色が色濁りのない色純度の高いものと判断される。以下の実施例および比較例においても同じである。
<Example 1>
A double-sided tape having a thickness of 10 μm was applied to the two opposite sides of the cleaned glass plate, and another glass plate having been cleaned was stacked and bonded with the double-sided tape, thereby producing a glass cell having a gap of 10 μm in thickness. The glass cell was placed almost vertically in a beaker containing the sphere dispersion [1], and the sphere dispersion [1] was filled into the glass cell by capillary action. From this state, it was dried from above, and the particles were arranged in a glass cell, and allowed to stand until a red structural color appeared and a periodic structure was formed. The glass cell in which a red structural color appeared was taken out from the beaker containing the spherical dispersion [1], and the liquid content in the glass cell was measured and found to be 28%. When this glass cell was further dried and the liquid content reached 15%, one glass plate was peeled off and the other glass plate was placed horizontally with the surface on which the periodic structure was formed facing upward. The silicone gel “SE1891H” (manufactured by Bundle Dow Corning) was dropped, and after removing the excess silicone gel on the upper part of the periodic structure, it was cured at 55 ° C. for 1 hour, whereby a display layer [ Display member [1] on which 1] was formed was produced.
When the transmittance (transmission spectrum) with respect to the wavelength of the display member [1] was measured, as shown by the line [1] in FIG. 4, the transmittance of the wavelength peak related to the expression of the structural color and the wavelength peak other than the wavelength peak. It was confirmed that the difference from the transmittance in the wavelength range was large and the wavelength peak was sharp, that is, its half width was narrow.
Moreover, when a black polyethylene terephthalate (PET) sheet was covered on the display layer [1] and the reflectance (reflection spectrum) with respect to the wavelength was measured from the glass plate side, as indicated by the line [1] in FIG. It was confirmed that the reflectance of the wavelength peak related to the expression of the structural color is high and the wavelength peak is sharp (its ¼ value width is narrow). The results are shown in Table 1.
If the reflectance is 55% or more, it is determined that the display color has a sufficiently high color density, and if the ¼ value width is 45 nm or less, it is determined that the display color has no color turbidity and high color purity. Is done. The same applies to the following examples and comparative examples.

<実施例2>
実施例1において、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が7%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔2〕を作製した。この表示部材〔2〕について実施例1と同様にして透過スペクトルおよび反射スペクトルの測定を行った。結果を図4、図5および表1に示す。なお、当該実施例2に係る結果は、図4および図5において線〔2〕で示した。
<Example 2>
Display member [2] was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicone gel was dropped when the liquid content in the glass cell reached 7%. For the display member [2], the transmission spectrum and the reflection spectrum were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 4 and 5 and Table 1. In addition, the result which concerns on the said Example 2 was shown by the line [2] in FIG.4 and FIG.5.

<実施例3>
実施例1において、球体分散液〔1〕の代わりに球体分散液〔2〕を用い、さらに、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が20%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔3〕を作製した。この表示部材〔3〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行った。結果を表1に示す。
<Example 3>
In Example 1, the sphere dispersion [2] was used instead of the sphere dispersion [1], and the silicone gel was further dropped when the liquid content in the glass cell reached 20%. In the same manner, a display member [3] was produced. With respect to this display member [3], the reflection spectrum was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
洗浄したガラス板に、バーコーターを用いて球体分散液〔1〕を塗布した。この塗布面が均一に水分が除去できるように制御しながら塗布層による周期構造体の液体含有量が15%になった時点で、シリコーンゲル「SE1891H」(東レ・ダウコーニング社製)を滴下し、周期構造体上部の余分なシリコーンゲルを除去した後、55℃で1時間硬化させることにより、ガラス板上に表示層〔4〕が形成された表示部材〔4〕を作製した。
この表示部材〔4〕の透過スペクトルを測定したところ、構造色の発現に係る波長ピークの透過率と当該波長ピーク以外の波長範囲の透過率との差が大きく、波長ピークがシャープである(その半値幅が狭い)ことが確認された。
また、この表示部材〔4〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行ったところ、構造色の発現に係る波長ピークの反射率が高く、当該波長ピークがシャープである(その1/4値幅が狭い)ことが確認された。結果を表1に示す。
<Example 4>
The spherical dispersion [1] was applied to the cleaned glass plate using a bar coater. Silicone gel “SE1891H” (manufactured by Dow Corning Toray) was dropped when the liquid content of the periodic structure by the coating layer reached 15% while controlling the coating surface so that moisture could be removed uniformly. After removing the excess silicone gel on the upper part of the periodic structure, the display member [4] having the display layer [4] formed on the glass plate was produced by curing at 55 ° C. for 1 hour.
When the transmission spectrum of this display member [4] was measured, the difference between the transmittance of the wavelength peak related to the expression of the structural color and the transmittance in the wavelength range other than the wavelength peak was large, and the wavelength peak was sharp (that It was confirmed that the half width was narrow.
Further, when the reflection spectrum of this display member [4] was measured in the same manner as in Example 1, the reflectance of the wavelength peak related to the expression of the structural color was high and the wavelength peak was sharp (1 / It was confirmed that the quaternary width was narrow. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
実施例4において、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が5%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔5〕を作製した。
この表示部材〔5〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行ったところ、構造色の発現に係る波長ピークの反射率が高く、当該波長ピークがシャープである(その1/4値幅が狭い)ことが確認された。結果を表1に示す。
<Example 5>
Display member [5] was produced in the same manner as in Example 4 except that the silicone gel was dropped when the liquid content in the glass cell reached 5%.
When the reflection spectrum of this display member [5] was measured in the same manner as in Example 1, the reflectance of the wavelength peak related to the expression of the structural color was high and the wavelength peak was sharp (the ¼ value width thereof). Is narrow). The results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1において、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が1%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔6〕を作製した。
この表示部材〔6〕の透過スペクトルを測定したところ、図4において線〔6〕で示されるように、構造色の発現に係る波長ピークの透過率と当該波長ピーク以外の波長範囲の透過率との差が小さいことが判明した。
また、この表示部材〔6〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行ったところ、図5に線〔6〕で示されるように、構造色の発現に係る波長ピークの反射率が低いことが判明した。結果を表1に示す。
さらに、この表示部材〔6〕を角度を付けて観察したところ、かなり白濁して見えた。
<Comparative Example 1>
Display member [6] was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicone gel was dropped when the liquid content in the glass cell reached 1%.
When the transmission spectrum of this display member [6] was measured, as indicated by the line [6] in FIG. 4, the transmittance of the wavelength peak related to the expression of the structural color and the transmittance in the wavelength range other than the wavelength peak It turned out that the difference of was small.
Further, when the reflection spectrum of this display member [6] was measured in the same manner as in Example 1, the reflectance of the wavelength peak related to the expression of the structural color was as shown by the line [6] in FIG. It turned out to be low. The results are shown in Table 1.
Furthermore, when this display member [6] was observed at an angle, it appeared quite cloudy.

<比較例2>
実施例1において、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が28%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔7〕を作製した。
この表示部材〔7〕の透過スペクトルを測定したところ、図4において線〔7〕で示されるように、構造色の発現に係る波長ピークの透過率と当該波長ピーク以外の波長範囲の透過率との差は大きいものの、波長ピークがブロードである、すなわちその半値幅が広いことが判明した。
また、この表示部材〔7〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行ったところ、図5に線〔7〕で示されるように、構造色の発現の波長ピークがブロードである(その1/4値幅が広い)ことが判明した。結果を表1に示す。
さらに、この表示部材〔7〕を角度をつけて観察したところ、色がかなり薄く見えた。
<Comparative example 2>
Display member [7] was produced in the same manner as in Example 1, except that the silicone gel was dropped when the liquid content in the glass cell reached 28%.
When the transmission spectrum of the display member [7] was measured, as shown by the line [7] in FIG. 4, the transmittance of the wavelength peak related to the expression of the structural color and the transmittance in the wavelength range other than the wavelength peak It was found that the wavelength peak is broad, that is, its half width is wide.
Further, when the reflection spectrum of this display member [7] was measured in the same manner as in Example 1, the wavelength peak of the expression of the structural color was broad as shown by the line [7] in FIG. The quarter value range is wide). The results are shown in Table 1.
Further, when the display member [7] was observed at an angle, the color looked quite light.

<比較例3>
実施例4において、シリコーンゲルの滴下をガラスセル中の液体含有量が80%になった時点で行ったことの他は同様にして、表示部材〔8〕を作製した。
この表示部材〔8〕について実施例1と同様にして反射スペクトルの測定を行ったところ、構造色の発現に係る波長ピークの反射率が極めて低いことが確認された。結果を表1に示す。
さらに、この表示部材〔8〕を角度をつけて観察したところ、かなり白濁して見えた。
<Comparative Example 3>
Display member [8] was produced in the same manner as in Example 4 except that the silicone gel was dropped when the liquid content in the glass cell reached 80%.
When the reflection spectrum of this display member [8] was measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the reflectance of the wavelength peak related to the expression of the structural color was extremely low. The results are shown in Table 1.
Furthermore, when this display member [8] was observed at an angle, it appeared quite cloudy.

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

本発明の表示部材の構成の一例を模式的に示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows an example of a structure of the display member of this invention typically. 本発明の表示部材に係る球体の配列状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the array state of the sphere which concerns on the display member of this invention. 本発明の表示部材の別の例に係る球体の配列状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the array state of the sphere which concerns on another example of the display member of this invention. 本発明の実施例および比較例に係る透過スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the transmission spectrum which concerns on the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例に係る反射スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the reflection spectrum which concerns on the Example and comparative example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 表示層
12 球体
13 基板
15 球体層
16 周期構造体
D 層間隔
M マトリックス
10 Display layer 12 Sphere 13 Substrate 15 Sphere layer 16 Periodic structure D Layer spacing M Matrix

Claims (3)

球体を液体に分散させた分散液による層を形成し、当該層を静置または乾燥させ、当該層における液体含有量が5〜20%となった時点において液体状の充填剤を当該層に対して添加し、前記充填剤を固化することによりマトリックスを形成する工程を経ることにより、
構造色を発現する、周期配列度が90%以上の規則的な周期構造状態を有する、球体およびマトリックスよりなる表示層を有する表示部材を得ることを特徴とする表示部材の製造方法。
A layer made of a dispersion in which spheres are dispersed in a liquid is formed, the layer is allowed to stand or dry, and when the liquid content in the layer becomes 5 to 20%, a liquid filler is applied to the layer. And through a step of forming a matrix by solidifying the filler,
A display member manufacturing method characterized by obtaining a display member having a display layer made of a sphere and a matrix , which has a regular periodic structure state with a periodic arrangement degree of 90% or more , which expresses a structural color.
前記球体を液体に分散させた分散液による層が、基板上に当該分散液が塗布されて形成された塗布層であることを特徴とする請求項1に記載の表示部材の製造方法。   The method for manufacturing a display member according to claim 1, wherein the layer formed by dispersing the spheres in a liquid is a coating layer formed by applying the dispersion on a substrate. 前記球体を液体に分散させた分散液による層が、面状の狭隘な間隙を有するセル中に当該分散液が導入されて形成された層であることを特徴とする請求項1に記載の表示部材の製造方法。
2. The display according to claim 1, wherein the layer made of the dispersion liquid in which the spheres are dispersed in a liquid is a layer formed by introducing the dispersion liquid into a cell having a planar narrow gap. Manufacturing method of member.
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JP6111390B2 (en) * 2013-08-06 2017-04-12 富士化学株式会社 Resin-fixed colloidal crystal sheet, method of displaying structural color using the same, method of detecting unevenness distribution or hardness distribution of specimen using the same, and structural color sheet
US11966066B2 (en) 2017-01-25 2024-04-23 Face International Corporation Delivery systems and methods for compositions of materials for forming coatings and layered structures including elements for scattering and passing selectively tunable wavelengths of electromagnetic energy
US10795062B2 (en) 2015-04-14 2020-10-06 Face International Corporation Systems and methods for producing objects incorporating selective electromagnetic energy scattering layers, laminates and coatings
JP6880874B2 (en) * 2017-03-17 2021-06-02 東芝ライテック株式会社 heater

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3283599B2 (en) * 1992-09-03 2002-05-20 科学技術振興事業団 Coloring method using nanometer particle thin film
JP4284642B2 (en) * 2002-05-09 2009-06-24 よこはまティーエルオー株式会社 Stimulus-responsive porous polymer gel
JP2004131539A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Sony Corp Fine particle-arranged structure and method for producing the same, and optical medium
JP4925025B2 (en) * 2004-07-12 2012-04-25 独立行政法人物質・材料研究機構 Structural color expression elastic body
JP4751221B2 (en) * 2005-03-31 2011-08-17 エスケー化研株式会社 Method for producing coloring structure

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