树脂固定胶体晶体片、使用其对结构色进行显示的方法、使用其检测被测物的凹凸分布或 ...的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及树脂固定胶体晶体片及使用其的用途。详细而言，本发明设及一种结 构色的显色强、并且即使从正对的方向也能容易地观察到结构色的树脂固定胶体晶体片、 及其用途。
【背景技术】
[0002] 均匀粒径的微粒(粒径:50nm~1 OOOnm，也称为胶体粒子）WΞ维周期排列而成的 结构体称为胶体晶体。胶体晶体利用由周期结构带来的光的布拉格反射的效果而能够看到 着色，因此是与通过色素的显色不同的、对由结构引起的显色(结构色)进行显示的材料（即 结构色材料），胶体晶体作为运样的材料而受到期待。此外，还已知将微粒的间隙用树脂填 埋而成的胶体晶体(本说明书中也称为树脂固定胶体晶体）。
[0003] 胶体晶体中，存在粒子ΚΞ维周期排列的、从微米尺寸到毫米尺寸的晶畴 (crystal domain)W无秩序的方位关系集合而成的无取向多晶体的胶体晶体(例如非专利 文献1)。就运样的无取向多晶体的胶体晶体而言，由于产生布拉格反射的角度条件根据各 晶畴而不同，因此总体上能够获得相对于任意方向的结构色效果。该晶畴通常定义为由单 晶构成的区域。
[0004] 其他的胶体晶体中，存在W如下的状态得到的胶体晶体:数毫米W下的尺寸的晶 畴将特定的晶格面有序地按照特定的空间方位取向。作为运样的胶体晶体的制造方法，例 如可W举出如下的方法:将预定的胶体溶液在平坦的基板上展开，平稳地使分散液蒸发，得 到具有平行于基板面的表面的胶体晶体(例如非专利文献2)。运种情况下，可得到特定的晶 格面平行于基板面(因而也平行于胶体晶体表面)取向的胶体晶体。
[000引或者，作为其他的胶体晶体的制造方法，可W举出如下方法:将预定的胶体溶液插 入平行的表面之间的狭小间隙，使该彼此相对的平行表面发生相对振动，将该振动的振幅 设定为与二个面的间隙相同的程度，由此生成胶体晶体(例如专利文献1)。运种情况下，根 据专利文献1，全部晶畴一致地按照Ξ维结晶方位取向，因此整个胶体晶体成为实质上可看 做单晶的取向状态。
[0006] 存在将运样取向的胶体晶体用聚二甲基硅氧烷等弹性体固定而成的胶体晶体片 (下文中称为"取向的胶体晶体片"）（例如非专利文献2)。就取向的胶体晶体片而言，通过特 定的晶格面产生布拉格反射的角度条件在晶畴中均相同，因此能够获得相对于特定的方向 的强结构色效果。
[0007] 然而，无取向多晶体的胶体晶体中，赋予向任意的方向的布拉格反射的晶畴的数 量比取向的胶体晶体片(例如非专利文献2的胶体晶体片）中赋予向特定的空间方位的布拉 格反射的晶畴的数量少，因此存在显色强度弱的问题。运里，假定各晶畴的大小相同或者为 同等程度。
[0008] 此外，专利文献1的胶体晶体、W及非专利文献2的取向的胶体晶体片中，晶畴按照 特定的晶格面与片表面平行的方式取向，因此，对于从正对着胶体晶体和胶体晶体片的表 面的方向（即垂直于表面的方向）观察的观察者来说，当想要赋予由布拉格反射带来的结构 色效果时，必须从正对着表面的方向照射照明光，因此照明轴与观察轴重合。运样的体系结 构是不现实的，需要进行胶体晶体的改良。
[0009] 因而，期望开发一种胶体晶体，其强有力地发挥向作为最自然的观察方向的、正对 着胶体晶体的表面的方向的结构色效果。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本特表平3-504462号公报
[0013] 非专利文献
[0014] 非专利文献 l:Iwayama 等，Langmuir 19(2003)977-980 [001 引 非专利文献 2:化 douzi，Xia，Langmuir 19(2003)9653-9660
【发明内容】
[0016] 发明要解决的技术问题
[0017] 由上所述，本发明的技术问题在于提供一种结构色的显色强、并且即使从正对着 表面的方向也能容易地观察到结构色的树脂固定胶体晶体片，及其用途。
[0018] 解决技术问题的手段
[0019] 本发明的树脂固定胶体晶体片在包含树脂固定胶体晶体片的表面的至少一部分 的对象区域中，当将作为垂直于上述表面的方向的正对方向确定为规定轴时，满足W下的 条件(1)和(2 )，由此解决上述技术问题。
[0020] (1)上述对象区域包含含有晶格面的、树脂中固定有胶体粒子的多个晶畴下称 为"倾斜背向反射晶畴"），所述晶格面能对存在于入射角大于0的入射光的可见波长区域中 的成分的至少一部分进行实质上的背向布拉格反射，所述入射角是相对于上述规定轴所成 的角。
[0021] (2)上述多个倾斜背向反射晶畴按照如下方式进行取向下称为"方位角取 向：当围绕上述规定轴来规定方位角时，由上述背向布拉格反射引起的反射光的强度依 赖于上述入射光的方位角而变化。
[0022] 上述多个倾斜背向反射晶畴中，各个倾斜背向反射晶畴所包含的与背向布拉格反 射有关的晶格面的法线相对于上述规定轴形成大于0度且为15度W下的范围内的各自的角 度，并且可按照如下的方式取向：如果一边使上述入射光的方位角发生变化一边进行背向 布拉格反射测定，则在将其强度设定为评价轴且将方位角设定为变量轴的曲线图中得到至 少一个峰。可W包含具备晶格面的倾斜背向反射晶畴，该晶格面具有相对于上述规定轴形 成大于15度且为20度W下的范围内的角度的法线。上述树脂固定胶体晶体片通过包含剪切 处理工序的方法制造，所述剪切处理工序中，对于上述对象区域沿着剪切方向施加剪切力， 所述剪切方向为与其表面平行的方向并且是成为方位角的基准的方向；通过上述背向布拉 格反射测定所得的上述至少一个峰的方位角可W在80度至100度的范围。上述胶体粒子的 粒子浓度可W为2体积％ W上且35体积％ ^下。上述树脂可W选自由丙締酸树脂、环氧树 月旨、硅氧烷树脂(有机娃树脂）、聚氨醋树脂、聚醋树脂、醇酸树脂、氣树脂和聚酸树脂组成的 组。上述树脂为丙締酸树脂，形成上述丙締酸树脂的化合物可w为选自由（甲基）丙締酸甲 醋、（甲基）丙締酸2-径基乙醋、（甲基)丙締酸2-径基丙醋、（甲基）丙締酸4-径基下醋、甲氧 基Ξ乙二醇（甲基）丙締酸醋、甲氧基四乙二醇（甲基)丙締酸醋、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙 締酸醋、二（甲基）丙締酸乙醋、Ξ乙二醇二（甲基）丙締酸醋、四乙二醇二（甲基）丙締酸醋、 聚乙二醇二（甲基）丙締酸醋、聚丙二醇二（甲基）丙締酸醋、Ξ径甲基丙烷Ξ(甲基）丙締酸 醋、季戊四醇Ξ(甲基）丙締酸醋、二季戊四醇六（甲基）丙締酸醋和季戊四醇四（甲基）丙締 酸醋组成的组中的至少一种。上述树脂为环氧树脂，形成上述环氧树脂的化合物可W包含 二缩水甘油醋衍生化合物和/或二缩水甘油酸衍生化合物、W及邻苯二甲酸酢衍生化合物。 上述二缩水甘油醋衍生化合物可W为邻苯二甲酸二缩水甘油醋和/或六氨邻苯二甲酸二缩 水甘油醋。上述二缩水甘油酸衍生化合物可W为选自由丙Ξ醇缩水甘油酸、1，4-下二醇二 缩水甘油酸和双酪A二缩水甘油酸组成的组中的至少一种。上述邻苯二甲酸酢衍生化合物 可W为4-甲基六氨邻苯二甲酸酢和/或六氨邻苯二甲酸酢。上述树脂固定胶体晶体片的厚 度可W为大于0.3mm且lOmmW下。根据本发明的对基于胶体晶体的结构色进行显示的方法 包括对上述的树脂固定胶体晶体片照射照明光的步骤，从而解决上述技术问题。上述照射 照明光的步骤中，可W从与正对着上述树脂固定胶体晶体片的片表面的方向不同的方向照 射照明光。上述树脂固定胶体晶体片通过实施剪切处理制造，上述照射照明光的步骤中，可 W从具有方位角的方向照射照明光，上述方位角与上述剪切处理的剪切方向正交。上述树 脂固定胶体晶体片可具有由文字或图形构成的图案。上述树脂固定胶体晶体片至少被通过 凹和/或凸来表示由文字或图形构成的图案的浮雕板和硬质透明板夹持，在上述照射照明 光的步骤之前，可W包括用上述硬质透明板压紧上述树脂固定胶体晶体片的步骤。根据本 发明的对被测物的凹凸分布或硬度分布进行检测的方法包括:在被测物上覆盖上述的树脂 固定胶体晶体片、并用硬质透明板压紧的步骤;向上述树脂固定胶体晶体片照射照明光、并 隔着上述透明硬质板观察上述树脂固定胶体晶体片的步骤；W及基于上述观察步骤所得的 观察结果对凹凸分布或硬度分布进行检测的步骤，由此解决上述技术问题。上述观察步骤 中，可W从与正对着上述树脂固定胶体晶体片的片表面的方向不同的方向照射照明光、并 进行观察。上述检测步骤中，当上述观察结果与上述压紧步骤之前的上述树脂固定胶体晶 体片的观察结果相同时，可检测到上述被测物中没有凹凸分布或硬度分布，当上述观察结 果与上述压紧步骤之前的上述树脂固定胶体晶体片的观察结果不同时，可检测到上述被测 物中存在凹凸分布或硬度分布。根据本发明的结构色片为多个树脂固定胶体晶体片被树脂 固定而成，上述多个树脂固定胶体晶体片是从上述的树脂固定胶体晶体片切取，上述多个 树脂固定胶体晶体片在上述树脂中W任意的方位关系配置，由此解决上述技术问题。
[0023]运里，"对象区域"是指树脂固定胶体晶体片的一部分或全部，是包含树脂中固定 有胶体粒子的多个晶畴的区域，运些晶畴的至少一部分能够通过布拉格反射来反射入射 光。该"对象区域"的"表面"与树脂固定胶体晶体片的该区域的表面一致(或共同），实质上 构成平面。但是，树脂固定胶体晶体片的表面也可W不是平面，可W是曲面，也可W在宏观 上看具有凹凸。"对象区域"的"表面"只要能使入射光进入到内部(或树脂固定胶体晶体片 的内部）即可，也可W具有微观的凹凸。该"表面"的正对方向可W是指"表面"实质上构成的 平面的法线方向（与"表面"正交的方向）。运里所说的正对方向W外可W是与规定轴所成的 角大于0度且为90度W下的方向。因此，入射的光可W朝向接近该"表面"的方向。
[0024] 布拉格反射是指，向作为Ξ维周期结构体的胶体晶体照射的光中，只有特定波长 的光通过该结晶所具有的特定的晶格面的集团（层叠的晶格面群)被反射的现象。通常发生 布拉格反射的波长λ通过所谓的布拉格条件式m · λ = 2 · η · d · sin(a)来设定。其中，运里 的m是作为布拉格反射的次数的正整数。通常，m=l时的布拉格反射的强度最强，m含3那样 的布拉格反射的强度弱，实质上检测不到的情况多。布拉格条件式中的η是光在介质(运里 是胶体晶体片）中的平均折射率。布拉格条件式中的d是布拉格反射设及的晶格面的面间 隔。布拉格条件式中的α是所谓的布拉格角，是90度减去晶体中入射光的轴与晶格面的法线 所成的角而得到的角度。进一步，布拉格条件式中的λ是光在真空中的波长(实质上等于空 气中的波长）。特别是就α = 90度的布拉格反射来说，反射光在入射光的路径中逆行，因此称 为背向布拉格反射。布拉格反射中，入射光可W含有白色光那样的各种波长成分，满足布拉 格条件式的特定波长的光被选择性地反射。因此，布拉格反射对于具有可见波长区域(例如 360nm~830nm(参照维基百科"可见光线"的解说页））中包含的波长的光而发生时，通过人 类的眼睛，依赖于被选择性反射的光的波长的颜色发生着色而被看见。
[0025] 关于本说明书所提及的光或者布拉格反射，只要没有特别指出，就全部限定为对 于具有上述可见波长区域中包含的波长的光。"实质上发生背向布拉格反射"是指背向布拉 格反射引起的反射强度是W测量所需的强度产生。即使向晶畴照射的光、晶畴中包含的晶 格面所设及的各物理量(λ、η、(1、α)满足布拉格条件式，但在布拉格反射的次数为3W上的情 况、相关的晶格面的层数少的情况、粒子的结晶排列存在混乱等的情况下，有可能不引起实 际测量所需的强布拉格反射。在运样的情况下，即使从原理能判断引起背向布拉格反射，但 不能说发生"实质上的背向布拉格反射"。运里，晶畴可W说是产生运样的布拉格反射的最 小单位的晶体。此外，"在正对方向上反射"的意思可W是光从该"表面"沿着正对方向（包括 "实质上的正对方向"）朝向远离的方向前进的状态。
[0026] 该"对象区域"的大小没有特别限定，可W是与树脂固定胶体晶体片相同的大小， 也可W是作为一部分被包含在树脂固定胶体晶体片中。"对象区域"的表面通常与树脂固定 胶体晶体片的该位置的表面一致。对象区域可W包含多个倾斜背向反射晶畴，运些多个倾 斜背向反射晶畴可W进行方位角取向。运里，倾斜背向反射晶畴的方位角的意思可W是，平 行于规定轴的平面(例如与图8和图9的纸面平行的面。W下称为"规定法线面"）与上述对象 区域的表面(或片表面)交叉而成的直线与基准方位所成的角，其中平行于规定轴的平面含 有该倾斜背向反射晶畴所包含的与背向布拉格反射相关的晶格面的法线。利用倾斜背向反 射晶畴产生的正对布拉格反射是在该规定法线面内产生的、由入射光和反射光带来的现 象，因此倾斜背向反射晶畴的方位角可在0至360度的范围内定义。
[0027] 例如向对象区域的表面照射的光相对于该表面的法线方向（即规定轴的方向）W 某一入射角向对象区域内照射时，如果该对象区域内含有1个或其W上的倾斜背向反射晶 畴，则由布拉格反射引起的光线能够向正对方向（法线方向）射出。运样的晶畴的朝向、其位 置详见后述。另一方面，在该表面发生镜面反射时，如果不是沿着规定轴（即从正对方向入 射)的入射光，则根据反射定律(入射光线和反射光线位于与入射点处介质的界面处的法线 相同的平面上，并且位于法线的相反侧。运里，反射光的入射角与反射角相等。），理论上在 正对方向上不会有反射光线射出。由于该表面处的表面的微小凹凸而引起漫反射(或扩散 反射)时，也可观测到朝向正对方向的反射光线。
[0028] 树脂固定胶体晶体片包含多个对象区域。各对象区域可W根据其表面或对应的规 定轴来规定，各对象区域所包含的多个倾斜背向反射晶畴的Ξ维方位可W用该倾斜背向反 射晶畴所包含的与背向布拉格反射有关的晶格面的法线的方位来规定。并且，上述法线的 Ξ维方位可W根据与对应的规定轴所成的角度、W及围绕规定轴朝向逆时针旋转而测定的 方位角来规定。通常，单晶有时包含方位不同的多个晶格面。运种情况下，一个晶畴(可按照 单晶来处理)可W包括能够对处于可见波长区域的波长的光进行背向布拉格反射的方位不 同的多个晶格面。运种情况下，方位不同的各个晶格面能够对于不同入射角的光进行背向 布拉格反射，因此对于上述一个晶畴能够定义多个方位。对于各个晶格面，有时对应着各自 的方位角。运种情况下，即使是单一的倾斜背向反射晶畴，也可W作为具有各自的方位角的 多个倾斜背向反射晶畴而实质上发挥作用。因此，在运样的情况下，等同于存在多个单独具 有各自的方位角的个别倾斜背向反射晶畴的情况。从而，运里按照一个晶畴中只存在一个 能够对处于可见波长区域的波长的光进行背向布拉格反射的晶格面来处理。
[0029] 照射各对象区域的入射光的入射角的意思可W是与各规定轴所成的角度(0度W 上90度W下。超过90度时，相当于从上述对象区域射出的光。）。通常，入射光的方位角的意 思可W是，表现在构成对象区域的表面的平面上的入射点入射的入射光的光线（即，光的路 径或轨迹)的、从该入射点延伸的直线(或线段)在该平面上存在正投影，入射光的方位角可 W是基于由该正投影构成的直线(或线段）、从规定的基准方位(方位角为0的方位)测得的 角度(运里，从光源侧看规定轴时为逆时针旋转）。在树脂固定胶体晶体片的制造过程中，在 构成上述表面的平面内的一个方向进行剪切处理时，规定的基准方位可W设为其剪切方向 的方位（即，剪切方向的方位角成为0度(往复运动时，为0或180度）。）。该剪切处理为一个方 向，但在包含往复处理时，可W从树脂固定胶体晶体片的外侧（即，光源侧)来看，逆时针旋 转地规定方位角。
[0030] 入射光可W具有倾斜背向反射晶畴能够进行背向布拉格反射的入射角，可W存在 1个或其W上。通过入射光的布拉格反射引起的背向反射光的强度依赖于入射光的方位角 而变化，是指例如使入射光的方位角从0向180度为止(进一步向360度为止)进行实质上的 连续的变化时，光的强度变低或变高，且超出由干扰(noise)引起的误差。就借助于布拉格 反射的反射而言，入射光即使是白色光那样的具有各种波长的光也能反射特定的波长的 光，因此能够区别于通过表面等通常的反射所带来的光(例如晶面反射光）。
[0031] 运里，倾斜背向反射晶畴能够进行背向反射的入射角的意思可W是，对于进行背 向反射光谱测定而言优选的入射角。该优选的入射角可W适当选择。例如优选5度至15度、 15度至25度、或25度至35度的各范围内的特定角度。运里的峰的意思可W是，在峰所对应的 方位角的前后90度(或60度、30度、或者15度）W内的任意角度上，入射光的强度为恒定的同 时，由各个方位角的布拉格反射引起的光的强度与该对应的方位角的布拉格反射所引起的 光的强度相比为相对低的状态。特别是，在对应的方位角的前后，相对于方位角的变化的由 布拉格反射引起的光的强度的变化适当进行平滑时，到该对应的方位角的附近为止的布拉 格反射的强度单调增加，从超过该对应的方位角的附近开始布拉格反射的强度单调减少 时，可W认为该方位角中存在峰。例如连续增加或减小方位角并测定光的强度时，最高强度 可W在方位角的宽度(例：±0.1度等)的范围内测定。平滑可W使用例如下述那样的方法等 或者现有的任何方法:将光谱的各数据点的强度替换为包含两侧相邻的数据点的3点强度 的平均值。
[0032] 运里，树脂固定胶体晶体片可W说是按