(57)【要約】【課題】  高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下が防止された高分子ゲル組成物、及びそれを備えた光学素子を提供すること。【解決手段】  例えば、対向配置した一対のガラス基板２０（素子基板）間に、高分子ゲル組成物１０が層状に配置されている。そして、素子両端部は封止材２２により封止されている。高分子ゲル組成物１０は、高分子ゲル粒子１２と液体１４とイオン不透過性フィルム１６とから構成されている。イオン不透過性フィルム１６は、高分子ゲル粒子１２及び液体１４を囲むように一対のガラス基板２０の対向面にそれぞれ設けられている。そして、高分子ゲル粒子１２は、イオン不透過性フィルム１６を介して一方のガラス基板２０上に固定されている。このような光学素子（高分子ゲル組成物）では、イオン不透過部材としてのイオン不透過性フィルム１６により、高分子ゲル粒子１２及び液体１４を含む領域に外部からのイオンの侵入を防止し、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下防止を図ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部刺激の付与により液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、
前記高分子ゲル内及び／又は該高分子ゲル外に位置する前記液体と、
前記高分子ゲル及び液体を含む領域に有するイオン不透過部材と、
を備える、高分子ゲル組成物。
【請求項２】
前記イオン不透過部材は、前記高分子ゲル及び液体を含む領域をマイクロカプセル化するマイクロカプセル膜である、請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
【請求項３】
前記高分子ゲルは、水素結合を有する高分子ゲルである、請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
【請求項４】
前記高分子ゲルは、調光用材料を含有する、請求項１に記載の高分子ゲル組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子ゲル組成物を備える、光学素子。
【請求項６】
前記高分子ゲル組成物を挟持するように対向配置される一対の基板をさらに備える、請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記イオン不透過部材を、前記一対の基板の対向面に層状に設ける、請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記一対の基板は、ガラス基板である、請求項６に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部刺激の付与により体積変化する高分子ゲルを含有する高分子ゲル組成物、及び前記高分子ゲル組成物を用いた光学素子に関する。高分子ゲル組成物は、表示素子、記録素子、調光素子やセンサーなどの光学素子の材料として有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ｐＨ変化、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶媒の添加、あるいは、光、熱、電流もしくは電界の付与等、刺激の付与によって、体積変化（膨潤、収縮）を生ずる高分子ゲル材料（以下、刺激応答性高分子ゲルという）が知られており、その機能材料としての応用が期待されている。これらの材料は、例えば、「機能性高分子ゲル」（シーエムシー出版）に総説として記載されている。この刺激応答性高分子ゲルの用途として、ドラッグデリバリーシステムなどの薬の担持体、医療材料、インクの添加剤、機能膜、人工筋肉、表示素子、記録素子、アクチュエータ、ポンプなどが検討されている。
【０００３】
一般に、水や電解質等の液体中に存在する刺激応答性高分子ゲルに刺激を付与することにより、該刺激応答性高分子ゲルは相転移等を起こし、ゲル内部への液体の吸収、あるいはゲル外部への液体の排出によって、前記刺激応答性高分子ゲルの体積、大きさ、形状を変化させることができる。
【０００４】
これら従来から知られている刺激応答性高分子ゲルの課題の一つとしては、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下がある。これら改善する目的で、例えば、特開平１１−２２８８５０号公報には高分子ゲルと液体を含む領域を覆う保持部材（例えばマイクロカプセル膜、マトリックス樹脂）を備えた高分子ゲル組成物が提案されている。また、特開平２００２−２５８００１号公報には、高分子ゲルと液体を含む領域の周囲を囲むように設けられた液体蒸発防止部材を備えた高分子ゲル組成物が提案されている。
【特許文献１】特開平２００２−２５８００１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２８８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの提案も、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下を効果的に防止することができる。
【０００６】
しかし、昨今、応答速度や繰り返し安定性の低下の原因の一つが、外部から侵入するイオン成分であることがわかってきた。このイオン成分が高分子ゲル組成物に侵入すると、厳密に管理された液体のｐＨが変化したり、当該ｐＨ変化に伴い添加物の塩が形成されたりする。また、侵入したイオンにより高分子ゲルが分解したり、その置換基と塩を形成してしまったりする。このため、応答速度や繰り返し安定性の低下をもたらすことがわかってきた。
【０００７】
従って、本発明は、上記問題に鑑み、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下が防止された高分子ゲル組成物、及びそれを備えた光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の高分子ゲル組成物は、
外部刺激の付与により液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、
前記高分子ゲル内及び／又は該高分子ゲル外に位置する前記液体と、
前記高分子ゲル及び液体を含む領域に有するイオン不透過部材と、
を備える、ことを特徴としている。
【０００９】
本発明の高分子ゲル組成物において、前記イオン不透過部材は、前記高分子ゲル及び液体を含む領域をマイクロカプセル化するマイクロカプセル膜であることがよい。
【００１０】
本発明の高分子ゲル組成物において、前記高分子ゲルは、水素結合を有する高分子ゲルであることがよい。また、本発明の高分子ゲル組成物において、前記高分子ゲルは、調光用材料を含有することがよい。
【００１１】
また、本発明の光学素子は、上記本発明の高分子ゲル組成物を備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明の光学素子は、前記高分子ゲル組成物を挟持するように対向配置される一対の基板をさらに備えることができる。また、この場合、前記イオン不透過部材を、前記一対の基板の対向面に層状に設けることができる。また、前記一対の基板は、ガラス基板であることがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下が防止された高分子ゲル組成物、及びそれを備えた光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の光学素子について説明する、なお、本発明の光学素子と共に、本発明の高分子ゲル組成物についても説明する。
【００１５】
本発明の光学素子は、高分子ゲル組成物単独利用での素子構成とすることもできるし、強度、耐久性や機能の向上のために、素子基板上に高分子ゲル組成物を層状に形成したり、対向配置された一対の素子基板間に高分子ゲル組成物を層状に挟持した素子構成とすることもできる。
【００１６】
本発明の光学素子は、熱や光、電気などの刺激付与手段と組み合わせて光学素子として用いることもできる。本発明の光学素子に付与される刺激は、自然界の刺激でも、人為的な刺激でもよい。光、熱等の自然界の刺激を利用する場合には調光素子や、光シャッター、センサーなどに利用することができる。一方、人為的な刺激を利用する場合には、素子の内部あるいは外部から熱、光、電場などを付与する手段を講じることで、上記の用途にも、表示素子、記録素子、光変調素子などの用途にも応用することが可能となる。
【００１７】
本発明の光学素子の構成例において、高分子ゲル組成物又はそれよりなる層の厚みの好ましい範囲は、１μｍ〜５ｍｍ、特に、２μｍ〜３ｍｍの範囲である。１μｍよりも小さいと、調光性能が低下し、３ｍｍを超えると、応答特性などが低下する恐れがある。
【００１８】
以下、高分子ゲル組成物について説明する。本発明の高分子ゲル組成物は、高分子ゲルと、液体と、イオン不透過部材と、で構成されている。また、高分子ゲル及び液体を含む領域を保持するための保持部材などを必要に応じて備えてもよい。
【００１９】
上述のように、高分子ゲル組成物に外部からイオンが侵入すると、厳密に管理された液体のｐＨが変化したり、当該ｐＨ変化に伴い添加物の塩が形成されたりする。また、侵入したイオンにより高分子ゲルが分解したり、その置換基と塩を形成してしまったりする。これにより、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や、その繰り返し安定性が低下してしまう。そこで、本発明では、イオン不透過部材を設け、高分子ゲル及び液体を含む領域へイオンが侵入することを防止し、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や、その繰り返し安定性の低下防止を図ることができる。
【００２０】
なお、イオンが侵入する要因としては、例えば、１）隣接してイオン供与性の部材（即ちイオンを含みそれを放出（溶出）する部材）が高分子ゲル組成物に隣接して設けられる、２）イオンを含む液体中に高分子ゲル組成物（それを用いた光学素子）を配設する、ことなどが考えられる。具体的に、このような要因により外部から侵入するイオンとしては、素子基板としてのガラス基板から溶出するＮａ+イオン、Ｃａ2+イオン、Ｍｇ2+イオン、Ｋ+イオンなどが考えられる。このようなイオンが外部から高分子ゲル組成物へ侵入するのをイオン不透過部材により防止する。
【００２１】
ここで、イオン不透過部材は、高分子ゲル組成物、即ち、高分子ゲル及び液体を含む領域に有しイオンの侵入を防止するものであるが、良好にイオンの侵入を防止するためには当該領域を囲んで備えられることがよい。ここで、「囲む（囲み）」とは、高分子ゲル、液体及びその他の保持部材や添加物を含有する高分子ゲル組成物の周囲を、接触・非接触を問わず囲むことを意味する。また、例えば、高分子ゲル組成物が板状やフィルム状に形成されている場合、その表面及び裏面がイオン不透過部材によって囲まれていれば、その両端部が必ずしも封止されていなくとも「囲む」の概念に含まれることとする。
【００２２】
−高分子ゲル−
高分子ゲル（以下、刺激応答性高分子ゲルと称する場合がある）は、例えば、ｐＨ変化、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶媒組成の変化、又は光、熱、電流もしくは電界の付与等、外部刺激の付与によって、液体を吸収・放出して体積変化（膨潤・収縮）するものである。刺激応答性高分子ゲルの体積変化は一方的なものでも可逆的なものであってもよい。但し、刺激応答性高分子ゲルを光学素子等として用いる場合は、可逆的であるものが好ましい。以下に、刺激応答性高分子ゲルの具体例を示す。
【００２３】
ｐＨ変化によって刺激応答する高分子ゲルとしては、電解質系高分子ゲルが好ましく、その例としては、ポリ（メタ）アクリル酸の架橋物やその塩、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその塩、ポリマレイン酸の架橋物やその塩、マレイン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその塩、ポリビニルスルホン酸の架橋物やビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物、ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋物やその塩、ビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその塩、ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋物やその塩、アクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその塩、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの架橋物やその塩酸塩、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその４級化物や塩、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体の架橋物やその４級化物や塩、ポリビニルアルコールとポリ（メタ）アクリル酸との複合体の架橋物やその塩、カルボキシアルキルセルロース塩の架橋物、ポリ（メタ）アクリロニトリルの架橋物の部分加水分解物やその塩などが挙げられる。
【００２４】
これらの中でも、ポリ（メタ）アクリル酸系高分子材料は好ましく使用される。なお、ｐＨ変化は、液体の電気分解や添加される化合物の酸化還元反応などの電極反応、あるいは、導電性高分子の酸化還元反応、更には、ｐＨを変化させる化学物質の添加によるものであることが好ましい。
【００２５】
イオン濃度変化によって刺激応答する高分子ゲルとしては、前記したｐＨ変化による刺激応答性高分子ゲルと同様なイオン性高分子材料が使用できる。また、イオン濃度変化としては、塩等の添加、イオン交換性樹脂の使用などによるものが好ましい。
【００２６】
化学物質の吸脱着によって刺激応答する高分子ゲルとしては、強イオン性高分子ゲルが好ましく、その例として、ポリビニルスルホン酸の架橋物やビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物、ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋物やビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物、ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋物や（メタ）アクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物などが挙げられる。
【００２７】
特に、ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸系高分子が好ましく使用される。この場合、化学物質としては、界面活性剤、例えば、ｎ−ドデシルピリジニウムクロライドなどのアルキルピリジン塩、アルキルアンモニウム塩、フェニルアンモニウム塩、テトラフェニルホスフォニウムクロライドなどのホスホニウム塩などのカチオン性界面活性剤を使用することができる。
【００２８】
溶媒組成の変化によって刺激応答する高分子ゲルとしては、一般にほとんどの高分子ゲルが挙げられ、その高分子ゲルの良溶媒と貧溶媒とを利用することで膨潤、収縮を引き起こすことが可能である。
【００２９】
電流もしくは電界の付与によって、刺激応答する高分子ゲルとしては、カチオン性高分子ゲルと電子受容性化合物とのＣＴ錯体（電荷移動錯体）が好ましく、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどアミノ置換（メタ）アクリルアミドの架橋物、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートやジメチルアミノプロピルアクリレートなどの（メタ）アクリル酸アミノ置換アルキルエステルの架橋物、ポリスチレンの架橋物、ポリビニルピリジンの架橋物、ポリビニルカルバゾールの架橋物、ポリジメチルアミノスチレンの架橋物などが挙げられ、特に、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレートなどのジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート系高分子は好ましい。これらは、ベンゾキノン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノエチレン、クロラニル、トリニトロベンゼン、無水マレイン酸やヨウ素などの電子受容性化合物とを組み合わせて使用することができる。
【００３０】
光の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、トリアリールメタン誘導体やスピロベンゾピラン誘導体などの光によってイオン解離する基を有する親水性高分子化合物の架橋物が好ましく、その例として、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体と（メタ）アクリルアミドとの共重合体の架橋物などが挙げられる。
【００３１】
熱の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、ＬＣＳＴ（下限臨界共融温度）やＵＣＳＴ（上限臨界共融温度）をもつ高分子の架橋体や、互いに水素結合する２成分の高分子ゲルのＩＰＮ（相互侵入網目構造）体などが好ましい。ＬＣＳＴをもつ高分子の架橋体は高温において収縮し、ＵＣＳＴをもつ高分子の架橋体やＩＰＮ体は逆に高温で膨潤する特性をもっている。
【００３２】
ＬＣＳＴをもつ高分子の架橋体の具体的な化合物例としては、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドなどの〔Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミド〕の架橋体やＮ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸及びその塩、又は（メタ）アクリルアミド、又は（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどの２成分以上の共重合体の架橋体、ポリビニルメチルエーテルの架橋物、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのアルキル置換セルロース誘導体の架橋体などが挙げられる。これらの中でも、ポリＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドが特に好ましい。
【００３３】
ＵＣＳＴをもつ高分子の架橋体の具体的な化合物例としては、ポリ［３−ジメチル（メタクリロイルオキシエチル）アンモニウムプロパンスルフォネート］などの分子内にアニオンとカチオンとの両成分を有する双性イオン高分子の架橋体などが挙げられる。
【００３４】
一方、互いに水素結合する２成分の高分子ゲルのＩＰＮ体の具体的な化合物例としては、ポリ（メタ）アクリルアミドの架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体及びその部分中和体（アクリル酸単位を部分的に塩化したもの）、ポリ（メタ）アクリルアミドを主成分とする共重合体の架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体からなるＩＰＮ体及びその部分中和体などが挙げられる。より好ましくは、ポリ〔Ｎ−アルキル置換アルキルアミドの架橋体、ポリ（メタ）アクリルアミドの架橋体とポリ（メタ）アクリル酸の架橋体とのＩＰＮ体及びその部分中和体などが挙げられる。
【００３５】
これらの中でも、外部からのイオンの侵入の影響を受けやすい、ｐＨ変化、イオン濃度変化によって刺激応答する高分子ゲルが有効である。また、水素結合を有する高分子ゲル、例えばカルボキシル基を持つ高分子ゲルも、イオンにより分解或いは塩を生じてしまうので有効である。
【００３６】
刺激応答性高分子ゲルの体積変化量は特に限定されないが、高いほど好ましく、膨潤時及び収縮時の体積比（膨潤時／収縮時）が５以上、特に１０以上のものが好ましい。また、本発明において、刺激応答性高分子ゲルの体積変化は、一方的であるものでも可逆的であるものでもよいが、調光素子や表示素子などに利用する場合は、可逆的なものであることが好ましい。
【００３７】
なお、刺激応答性高分子ゲルの形態は特に限定されないが、刺激応答特性を考慮すると、粒子の形態であることが特に好ましい。粒子の形態である刺激応答性高分子ゲルを用いる場合、個々の高分子ゲルの形状についても特に制限はないが、球体、楕円体、多面体、多孔質体、繊維状、星状、針状、中空状などのものを使用することができる。
【００３８】
刺激応答性高分子ゲルは、その体積平均粒子径が膨潤状態で０．５μｍ〜１ｍｍの範囲、特に、１μｍ〜５００μｍの範囲の粒子であることが好ましい。体積平均粒子径が０．５μｍ未満となると、光学的な特性を得ることができなくなり、また、凝集等を起こしやすくなり、かつ、使用する場合にその扱いが困難となってくる。一方、体積平均粒子径が１ｍｍを超えると、応答速度が遅くなる、組成物の発色状態において粒状性が目立つなどの問題が生じる。
【００３９】
刺激応答性高分子ゲルの粒子は、高分子ゲルを物理的粉砕法等で粒子化する方法、架橋前の高分子を化学的粉砕法等によって粒子化した後に架橋して高分子ゲル粒子を得る方法、あるいは乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などの粒子化重合法等、一般的な粒子化方法によって製造することができる。また、架橋前の高分子をノズル口金等によって押し出して繊維化し、これを架橋した後に粉砕する方法、あるいは前記繊維を粉砕して粒子化した後に架橋する方法によって高分子ゲル粒子を製造することも可能である。
【００４０】
なお、高分子ゲル組成物を表示素子や記録素子もしくは調光素子に用いる場合には、高分子ゲルに、顔料や染料、あるいは光散乱材料などの調光用材料を添加することが好ましい。更に、可視光以外の光を吸収や散乱する材料、つまり、赤外線吸収色素、赤外線吸収又は散乱顔料や、紫外線吸収色素、紫外線吸収又は散乱顔料等も、本発明における刺激応答性高分子ゲルに含有させる調光用材料として好ましく適用することができる。
【００４１】
このような調光用材料の添加量としては、高分子ゲルの乾燥時又は収縮時に、飽和吸収濃度あるいは飽和散乱濃度以上となる量を添加することが好ましい。ここで、飽和吸収（あるいは散乱）濃度以上とは、特定の光路長のもとにおける調光用材料濃度と光吸収量の関係が１次直線の関係から大きく外れる領域のことを示す。高分子ゲルに、このような濃度の調光用材料を添加することによって、高分子ゲルの膨潤・収縮により光学濃度又は散乱を変化させることができる。飽和吸収濃度あるいは飽和散乱濃度以上となる調光用材料の濃度は、一般に３質量％以上であり、５質量％〜９５質量％の範囲を高分子ゲルに添加することが好ましく、より好ましくは５質量％〜８０質量％の範囲である。３質量％未満となると、調光用材料を添加した効果が十分に得られず、９５質量％を超えると、高分子ゲルの特性が低下してしまう恐れがある。
【００４２】
調光用材料としては、各種の染料や顔料、光散乱材料が挙げられ、無機系顔料、有機系顔料、塩基性染料、酸性染料、分散染料、反応性染料などが好ましい。特に顔料はその添加による高分子ゲルの刺激応答性に与える影響が比較的小さいので好ましい。
【００４３】
一般的な染料で好適な具体例としては、例えば、黒色のニグロシン系染料や赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエローなどのカラー染料であるアゾ染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、フタロシアニン系染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ベリノン染料などが挙げられ、特に光吸収係数が高いものが望ましい。
【００４４】
また、一般的な顔料の具体例としては、黒色顔料である各種カーボンブラック（チャネルブラック、ファーネスブラック等）やチタンブラック、白色顔料である酸化チタンなどの金属酸化物やカラー顔料である。カラー顔料としては例えば、ベンジジン系のイエロー顔料、ローダミン系のマゼンタ顔料、フタロシアニン系のシアン顔料、あるいはこの他にもアントラキノン系、アゾ系、アゾ金属錯体、フタロシアニン系、キナクリドン系、ペリレン系、インジゴ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アリルアミド系などの各種カラー顔料を挙げることができる。
【００４５】
顔料のより具体的な例として、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、硫酸鉛、リトボン、白雲母、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化アンモチモン、鉛白、酸化ジルコニウム、アルミナ、マイカナイト、マイカレックス、石英、炭酸カルシウム、石膏、クレー、シリカ、ケイ酸、珪素土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト、サチン白等の無機酸化物等の白色顔料や、亜鉛、アルメル、アンチモン、アルミニウム、アルミニウム合金、イリジウム、インジウム、オスミウム、クロム、クロメル、コバルト、ジルコニウム、ステンレス鋼、金、銀、洋銀、銅、青銅、すず、タングステン、タングステン鋼、鉄、鉛、ニッケル、ニッケル合金、ニッケリン、白金、白金ロジウム、タンタル、ジュラルミン、ニクロム、チタン、クルップ・オーステナイト鋼、コンスタンタン、真鍮、白金イリジウム、パラジウム、パラジウム合金、モリブデン、モリブデン鋼、マンガン、マンガン合金、ロジウム、ロジウム金などの金属材料や、フェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系プラスチック、ポリアクリロニトリル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ジエン系プラスチック、ポリウレタン系プラスチック、ポリフェニレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ヘテロ環ポリマー、シリコーン、天然ゴム系プラスチック、セルロース系プラスチック等の高分子材料で構成された顔料等が挙げられる。
【００４６】
また、カラー顔料であるイエロー系顔料のより具体的な例としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。より詳細には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１２９、１４７、１６８等が好適に用いられる。
【００４７】
マゼンタ系顔料のより具体的な例としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。より詳細には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８；２、４８；３、４８；４、５７；１、８１；１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１、２５４が特に好ましい。
【００４８】
シアン系顔料のより具体的な例としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、例えば顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５；３、１５：４、６０、６２、６６等が特に好適に利用できる。
【００４９】
使用する顔料の粒子径としては、１次粒子の体積平均粒子径で０．００１μｍ〜１μｍのものが好ましく、特に、０．０１μｍ〜０．５μｍのものが好ましい。これは粒子径が０．００１μｍ未満では高分子ゲルからの流出が起こりやすく、また、１μｍを超えると発色特性や光散乱特性が悪くなる恐れが生じるためである。
【００５０】
光散乱材料の好適な無機材料の具体例として、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、硫酸鉛、リトボン、白雲母、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化アンモチモン、鉛白、酸化ジルコニウム、アルミナ、マイカナイト、マイカレックス、石英、炭酸カルシウム、石膏、クレー、シリカ、ケイ酸、珪素土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト、サチン白等の無機酸化物や、亜鉛、アルメル、アンチモン、アルミニウム、アルミニウム合金、イリジウム、インジウム、オスミウム、クロム、クロメル、コバルト、ジルコニウム、ステンレス鋼、金、銀、洋銀、銅、青銅、すず、タングステン、タングステン鋼、鉄、鉛、ニッケル、ニッケル合金、ニッケリン、白金、白金ロジウム、タンタル、ジュラルミン、ニクロム、チタン、クルップ・オーステナイト鋼、コンスタンタン、真鍮、白金イリジウム、パラジウム、パラジウム合金、モリブデン、モリブデン鋼、マンガン、マンガン合金、ロジウム、ロジウム金などの金属材料、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等の無機導電性材料などが挙げられる。
【００５１】
また、光散乱材料の好適な有機材料の具体例として、フェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系プラスチック、ポリアクリロニトリル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ジエン系プラスチック、ポリウレタン系プラスチック、ポリフェニレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ヘテロ環ポリマー、シリコーン、天然ゴム系プラスチック、セルロース系プラスチック等やこれら２種類以上の高分子材料の混合材料（ポリマーブレンド）などの高分子材料が挙げられる。
【００５２】
これらの調光用材料として、高分子ゲルに共有結合するための付加反応性基や重合性基を有する調光用材料や、高分子ゲルとイオン結合などの相互作用する基を有する調光用材料などの各種の化学修飾した調光用材料を用いることも好ましい。
【００５３】
なお、上調光用材料は、高分子ゲル（あるいは、その液体による膨潤体）内部に存在し、膨潤・収縮によっても高分子ゲルの外部に移動しないものであることが好ましい。このためには、前記したように、高分子ゲルに調光用材料を共有結合する方法、イオン結合する方法、高分子ゲルの網目内部に物理的に保持する方法などによって調光用材料を添加することが好ましい。特に調光用材料として顔料を用いる場合は、高分子ゲルの架橋密度を適宜選択し、顔料の粒子径よりも小さい網目を形成させることにより、顔料を安定に保持することができる。
【００５４】
このような調光用材料を含有する高分子ゲルは、架橋前の高分子中に調光用材料を均一に分散、混合した後に架橋する方法や、重合時に、高分子前駆体モノマー組成物に調光用材料や重合性基を有する調光用材料を添加して重合する方法によって製造することができる。調光用材料は、高分子ゲル中に均一に分散されていることが好ましく、特に、高分子ゲルへの分散に際して、高分子ゲル製造段階において、機械的混練法、攪拌法を用いて、又は界面活性剤や両親媒性高分子等の分散剤などを利用して均一に分散させることが望ましい。なお、調光用材料を含有する高分子ゲルの粒子は、前記した粒子化方法と同様の方法により製造することができる。
【００５５】
また、高分子ゲルは、後述する保持部材に保持されてもよいが、素子基板などに固定化させてもよい。
【００５６】
−液体−
液体は、高分子ゲルが吸脱（吸収及び放出）し得る液体であり、該高分子ゲル内部及び／又は該高分子ゲル外部に位置し、該高分子ゲルの吸脱作用により、該高分子ゲルの内部と外部との間を移動する。
【００５７】
液体としては、水、電解質水溶液、アルコール、ケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、アセトニトリル、プロピレンカーボネートやその他の芳香族系有機溶剤、脂肪族系有機溶剤やそれらの混合物が使用できる。また、液体には高分子ゲルに吸脱する界面活性剤、又は酸、アルカリ、塩、及び分散安定剤、酸化防止や紫外線吸収などを目的とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加してもよい。更に、種々顔料や白色顔料や染料などの色素を添加することもできる。
【００５８】
また、高分子ゲルと液体との混合比は、質量比で１／２０００〜１／１（高分子ゲル／液体）の範囲であることが好ましい。質量比が１／２０００を超えると、組成物の機械的強度などを物性低下の恐れがあり、１／１未満になると、刺激応答による体積変化が低下する恐れがある。
【００５９】
−イオン不透過部材−
イオン不透過部材は、高分子ゲル及び液体を含む領域を囲んで、ゲル組成物中にイオンの侵入を防止するものである。具体的には、イオン不透過部材は、高分子ゲル及び液体を含む領域及びその保持部材を挟持するようにイオン不透過性フィルムとして層状に設けられてもよいし、高分子ゲル及び液体を含む領域を覆うようにイオン不透過性マイクロカプセル膜として設けられてもよい。
【００６０】
ここで、「イオン不透過性」とは、水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムを１００ｍＭ溶解した水溶液と蒸留水をイオン不透過部材で隔てて各々攪拌し２４時間後のイオン不透過部材で隔てた蒸留水の電気伝導度が２４時間同じ環境下で放置した蒸留水の電気伝導度と比べ変化がないものとする。
【００６１】
イオン不透過性フィルムは、高分子ゲル及び液体を含む領域（保持部材を有する場合これも含む領域）を挟持するように囲んで設けることがよい。特に、イオン不透過性フィルムは、一対の素子基板の対向面に設けることがよい。これにより、良好にイオンの侵入を防止することができる。
【００６２】
イオン不透過性フィルムの構成材料としては、無機材料（例えば、セラミック、酸化けい素、シリコン、ＩＴＯ、アルミナ、ダイヤモンド等）、有機材料（例えば、塩化ビニリデン系共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド系重合体、ポリビニルアルコール系重合体、ポリアクリロニトリル系重合体、ウレタン系重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのオレフィン系ポリマー、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリエステル、ポリアセタール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ウレタン系重合体、アクリロニトリル系重合体、ポリカーボネート、塩素化ポリオレフィン、有機フッ素系ポリマー等）などが挙げられる。これら材料は単独で用いてもよいし、複数種併用してもよい。
【００６３】
なお、イオン不透過性フィルムを有機材料で構成することで、高分子ゲル組成物（これを備える光学素子）にフレキシブル性を付与できるので好適である。
【００６４】
また、イオン不透過性フィルムには、隣接部材（例えば後述する保持部材や素子基板）との接着性を高めるために、必要に応じてコロナ放電処理、プラズマ処理、ＵＶ−オゾン処理などの表面処理を行ったり、シランカップリング材（例えば、ハロゲン原子、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基から選択された少なくとも１種の官能基と、アルコキシ基とを有するケイ素化合物）を含ませることもできる。また、同様の点で、アンチブロッキング剤、ポリエチレンイミン、ポリイソシアネートなどの接着性向上剤などを含んでいてもよい。
【００６５】
イオン不透過性フィルムの厚みとしては、１ｎｍ〜１ｍｍが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜５００μｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜３００μｍである。この厚みを上記範囲とすることで、良好なイオン不透過能を発揮させることができる。
【００６６】
一方、イオン不透過性マイクロカプセル膜は、高分子ゲル及び液体を含む領域をマイクロカプセル化させ、当該領域を個々に隔離させるものである。これにより、良好にイオンの侵入を防止することができる。
【００６７】
イオン不透過性マイクロカプセル膜の構成材料としては、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデンやその異種共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンやその異種共重合体、ポリメチルメタクリレートやその異種共重合体、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアセタール、ポリイミド、エポキシ樹脂、シラン系ゾルゲル組成物などが挙げられる。
【００６８】
イオン不透過性マイクロカプセル膜の厚みとしては、１ｎｍ〜２０μｍが好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜１０μｍである。この厚みを上記範囲とすることで、良好なイオン不透過能を発揮させることができる。
【００６９】
なお、イオン不透過部材は、高分子ゲル組成物が光学素子として使用されることが多いことから、透明性の高いものが好ましく使用されることがよい。
【００７０】
その他、イオン不透過部材の好適な特性としては、ヘイズが低く、屈折率が峡持される高分子ゲル、保持部材に近いものほどよい。
【００７１】
−保持部材−
保持部材は高分子ゲル及び液体を含む領域を保持すると共に、当該領域を複数に隔離し、その状態を維持させるものである。保持部材は、マトリックス樹脂として使用され、その材料（マトリックス樹脂）としては、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデンやその異種共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンやその異種共重合体、ポリメチルメタクリレートやその異種共重合体、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアセタール、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル系やビニル系の熱、紫外線や電子線硬化性樹脂等の樹脂組成物、シラン系ゾルゲル組成物などの他、セラミック、ガラス等の無機材料が挙げられる。これらの中でも、高分子材料（樹脂）が好ましい。
【００７２】
なお、保持部材のマトリックス樹脂は架橋されたものであってもよい。更に、マトリックス樹脂は、種々の添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤などの安定剤、可塑剤、充填剤、着色剤などを含有していてもよい。また、保持部材が、光透過性・透明性の高いものが特に好ましく使用できる。更に、保持部材の材料は内部に含まれる液体の透過性の低いものが好ましい。
【００７３】
保持部材によって隔離されている領域に含有される刺激応答性高分子ゲルは、その領域１つあたり１つであることが好ましいが、性能を低下させない範囲で複数個含まれていてもよい。
【００７４】
上記した保持部材であるマトリックス樹脂と、高分子ゲル組成物との組成比は、その質量比で１／５０〜５０／１［マトリックス樹脂／（刺激応答性高分子ゲル＋液体）］の範囲が好ましい。この範囲を越えると、所望の光学特性や材料の物理的強度が得られない恐れがある。また、刺激応答性高分子ゲル及び液体が構成する領域（ドロップ）の大きさは、体積平均粒子径で０．５μｍ〜５ｍｍ、特に、１μｍ〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００７５】
ここで、隣接部材（例えば、上述したイオン不透過性フィルムや素子基板）との密着性を高めるために、保持部材及び隣接部材が互いに接触する面には表面処理をすることも好ましく実施できる。表面処理としては、シランカップリング処理などが好ましい。隣接部材に無機質を含む場合には隣接部材に親和性の高いシランカップリング剤や隣接部材と反応する反応性シランカップリング剤などが好ましく使用できる。親和性の高いシランカップリング剤は隣接部材の材質によって例えば、アルキル基、ハロゲン原子、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基などを持つシランカップリング剤から選択することができ、反応性のシランカップリング剤としてはエポキシ基、ビニル基、（メタ）アクリロイル基などを持つものが好ましく使用できる。
【００７６】
同様に、隣接部材（例えば、上述したイオン不透過性フィルムや素子基板）との密着性を高めるために、保持部材及び隣接部材が互いに接触する面には粘着層を介在させることも好ましい。接着層としては、一般に知られている接着剤等を好ましく使用できる。また、ヒートシール性のあるポリマー層を用いることも好ましい。なお、粘着層は光透過性であることが好ましく、透明性の高いものが更に好ましい。
【００７７】
更に、保持部材及び隣接部材（例えば、上述したイオン不透過性フィルムや素子基板）が互いに接触する面には、刺激付与手段を設けることもできる。刺激付与手段を設けることによって、外部から能動的に刺激を付与して本発明の高分子ゲル組成物内の刺激応答性高分子ゲルの膨潤状態を任意に制御してその光学特性などを変化させることができる。導電性無機質膜を用いて電場や熱を付与することもできるし、導電性高分子やイオン交換性の高分子などを皮膜しておけば通電によって導電性高分子やイオン交換性の高分子中のイオンを液体中に出し入れすることによって本発明の高分子ゲル組成物中のイオン濃度を変化させることができる。
【００７８】
−素子基板−
素子基板の構成材料としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、シリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体、ポリオレフィンなどの高分子のフイルムや板状基板、ガラス基板、金属基板、セラミック基板等の無機基板などが好ましく用いられる。また、透過型の光学素子として用いる場合には、少なくとも５０％以上の光透過率を有する基板部材が好ましく用いられる。これらの中でも、外部からのイオン侵入の原因となるガラス基板を用いても、イオン不透過部材によりイオンの侵入を防止することができるため、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度やその繰り返し安定性が低下することもない。
【００７９】
−その他−
本発明の光学素子は、高分子ゲル組成物をフィルム状に成形し、他のイオン不透過性フィルムや素子基板を張り合わせる等を行った場合その端面は開放端となるので、その部分を封止部材を用いて封止することも好ましく実施される。封止しない場合には、開放端から徐々に内部液体が蒸発して刺激応答性高分子ゲルの応答性が悪くなる場合がある。封止部材としては、イオン不透過部材に用いた材料と同じ材料が好ましく使用できる。封止する方法としては硬化性の樹脂をコートし、乾燥や光、熱等によって硬化する、ヒートシールにより端面を接着する、金属及び金属化合物を蒸着する等の方法を用いることができる。
【００８０】
また、フィルム状の光学素子は、表面及び裏面のどちらか一方の面に光反射性を有してもよい。このように、一方の面を光反射性にすることによって、反射型の調光フィルムなどとして使用することもできる。
【００８１】
以下、本発明の光学素子の一例について図面を参照しつつ説明する。
【００８２】
図１は、本発明の光学素子の一例を示す概略断面図である。図１に示す光学素子は、対向配置した一対のガラス基板２０（素子基板）間に、高分子ゲル組成物１０が層状に配置されている。そして、素子両端部は封止材２２により封止されている。高分子ゲル組成物１０は、高分子ゲル粒子１２と液体１４とイオン不透過性フィルム１６とから構成されている。イオン不透過性フィルム１６は、高分子ゲル粒子１２及び液体１４を囲むように一対のガラス基板２０の対向面にそれぞれ設けられている。そして、高分子ゲル粒子１２は、イオン不透過性フィルム１６を介して一方のガラス基板２０上に固定されている。
【００８３】
図２は、本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。図２に示す光学素子は、対向配置した一対のガラス基板２０（素子基板）間に、高分子ゲル組成物１０が層状に配置されている。そして、素子両端部は封止材２２により封止されている。高分子ゲル組成物１０は、高分子ゲル粒子１２と液体１４とイオン不透過性フィルム１６と保持部材２４とから構成されている。イオン不透過性フィルム１６は、高分子ゲル粒子１２及び液体１４を囲むように一対のガラス基板２０の対向面にそれぞれ設けられている。そして、高分子ゲル粒子１２及び液体１４は、保持部材２４により分散・保持されている。
【００８４】
図３は、本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。図３に示す光学素子は、層状の高分子ゲル組成物１０で構成されている。高分子ゲル組成物１０は、高分子ゲル粒子１２と液体１４とイオン不透過性フィルム１６と保持部材２４とから構成されている。高分子ゲル粒子１２及び液体１４は、保持部材２４により分散・保持されている。そして、当該保持部材２４の周囲をイオン不透過性フィルム１６により覆われている。なお、素子両端部は封止材２２により封止されている。
【００８５】
図４は、本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。図４に示す光学素子は、対向配置した一対のガラス基板２０（素子基板）間に、高分子ゲル組成物１０が層状に配置されている。そして、素子両端部は封止材２２により封止されている。高分子ゲル組成物１０は、高分子ゲル粒子１２と液体１４と保持部材２４とイオン不透過性マイクロカプセル膜１８から構成されている。イオン不透過性マイクロカプセル膜１８は、高分子ゲル粒子１２及び液体１４をマイクロカプセル化しており、当該マイクロカプセルを保持部材２４により分散・保持されている。
【００８６】
上記いずれの例でも、イオン不透過部材としてのイオン不透過性フィルム１６及びイオン不透過性マイクロカプセル膜１８により、高分子ゲル粒子１２及び液体１４を含む領域に外部からのイオンの侵入を防止し、高分子ゲルの体積変化に要する応答速度や繰り返し安定性の低下防止を図ることができる。
【００８７】
なお、上記各例は、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８９】
（高分子ゲル粒子分散液Ａの製造）
色材を含有した感熱型（高温膨潤型）高分子ゲルの粒子を以下のようなプロセスにより製造した。アクリルアミド０．８ｇ、Ｎ，Ｎ，−ジメチルアクリルアミド０．２ｇ、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド１．０ｍｇに蒸留水０．５７５ｇ、色材として青色顔料（大日本インキ社製、マイクロカプセル化青色顔料）１３．５ｗｔ％の水分散液３．４２５ｇを攪拌混合した水溶液を調整した。ソルビトール系界面活性剤（ＳＯ−１５Ｒ：ニッコーケミカル（株）製）３．９ｇをシクロヘキサン３００ｍｌに溶解した溶液を窒素置換された反応容器に加え、これに、先に調製した水溶液を添加し、回転式攪拌羽根を用いて１２００ｒｐｍで３０分攪拌して懸濁させた。
【００９０】
上記の水溶液をフラスコ中に入れ、窒素置換により酸素を除いた後、重合開始剤である過硫酸アンモニウム０．００４ｇを水０．５ｍｌに溶解したものを添加後、６０℃に加熱して３時間、重合を行った。重合終了後、大量のアセトンで洗浄することで精製を行い、さらに乾燥させて色材を含有したアクリルアミドゲルを得た。次にアクリル酸１．５ｇ、蒸留水５．５ｇを加え、これに窒素置換後、過硫酸アンモニウム０．００６ｇ水０．５ｇに溶解したもの添加した。
【００９１】
この混合液にこのアクリルアミドゲルの粒子０．５ｇを加えて混合液を７０℃に加熱し、３時間重合を行い、複合化高分子ゲルを調整した。大量の蒸留水中に投入し、ろ過しゲル粒子分散液Ａを得た。粒子の乾燥時の粒径は約１５μｍであった。このゲル粒子を大量の純水に加えて膨潤させた。温度、１０℃における平衡膨潤時の吸水量は約３ｇ／ｇであった。ところが、これを５０℃に加熱するとさらに膨潤し、約６０ｇ／ｇの吸水量を示すことがわかった。また、相転移点は４０〜５０℃の温度範囲にあった。つまり、相転移点よりも高温では膨潤し、低温では、収縮する。この変化は可逆的であり、膨潤・収縮によって粒子の大きさは約２．７倍、すなわち体積で約２０倍の変化が得られた。
【００９２】
（樹脂組成物Ａの調製）
ポリアクリル酸（和光純薬製・重量平均分子量２５０，０００）の２０ｗｔ％水溶液、２０ｇに対し、メタクリル酸グリシジル０．５ｇを加え、室温で２４時間攪拌し反応させた。この溶液に対して光開始剤（チバスペシャリティケミカル製イルガキュア２９５９）を０．８ｇと純水４０ｇ及びメタノール２４ｇとを加え、樹脂組成物Ａを調製した。このときの樹脂組成物ＡのｐＨは約２．８であった（この樹脂組成物を硬化させた後に樹脂中に存在する液体（純水５６ｇにメタノールを２４ｇ添加した水溶液）が膨潤液体として機能する）。
【００９３】
なお、この樹脂組成物を、ガラス基板間に１００μｍの厚さに保持したものを調整し、紫外線を照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ，１５０ｓｅｃ，照射距離４０ｃｍ）ところ、樹脂組成物全体がゲル化し自己保持製のある硬化物が得られた。
【００９４】
（高分子ゲル樹脂分散液Ａの調整）
まず、高分子ゲル粒子分散液Ａを一定濃度含む水分散液（ゲルの固形分濃度２．５％）を調製した。次に、上記樹脂組成物１０ｇに対し、先に調製した粒子を含む水分散液１０ｍｌを加え、ウエーブローターで３時間分散して高分子ゲル粒子を溶液中に均一に分散した。これを高分子ゲル樹脂分散液Ａとした。
【００９５】
（実施例１）
高分子ゲル樹脂分散液Ａ  ５ｍｌを、界面活性剤として、Ｓｐａｎ８５を５％、ポリスチレン５％を含有するクロロホルム１５ｍｌに加えよく攪拌しながら紫外線照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ，１２０秒間照射）によって高分子ゲル樹脂分散液Ａを硬化した乳化分散液を作製した。この乳化分散液を６０℃に過熱した水浴へノズルから滴下し、クロロホルムを蒸発させポリスチレン皮膜で覆われた高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
【００９６】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【００９７】
（実施例２）
高分子ゲル樹脂分散液Ａをブレードコーターにより５０μｍ厚のＰＥＴフィルム上に厚さ１５０μｍに成形し、もう一枚の同フイルムでラミネートした。紫外線照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ，１２０秒間照射）によって高分子ゲル樹脂分散液Ａを硬化した。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製  ＫＡＹＡＲＡＤ    Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を作製した。
【００９８】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【００９９】
（実施例３）
ＰＥＴフィルムの代わりに５μｍ厚のポリエチレンフィルムを用いて実施例２と同様にして高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
【０１００】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【０１０１】
（実施例４）
ＳｉＯ2蒸着ＰＥＴフィルム(テックバリア-L  三菱樹脂社製)をγ−アミノプロピルメトキシシランで処理後、このフィルム上に、高分子ゲル粒子分散液Ａをそのまま４０℃に過熱しながら塗布し、高分子ゲル粒子を沈降させた。余分な粒子を除去するために蒸留水ですすぎ洗いをし、粒子固定化フィルムを得た。粒子固定化フィルム上に樹脂組成物Ａを１５０μｍ厚になるように積層し、３０μｍ厚のＰＥＴフィルムを積層し紫外線照射（高圧水銀灯、１６０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ，１２０秒間照射）によって樹脂組成物Ａを硬化した。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製    ＫＡＹＡＲＡＤ    Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を作製した。
【０１０２】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬後、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【０１０３】
（実施例５）
高分子ゲル樹脂分散液Ａを、体積平均粒径２００μｍのポリスチレンビーズをスペーサとして用いて、実施例２と同様の２つのＰＥＴフィルムで挟持後、さらに２つのフロートガラス（厚み５ｍｍ、以下同様）で挟み込み、紫外線照射装置によって紫外線（高圧水銀灯、１２０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ）を３０秒間照射し高分子ゲル樹脂分散液Ａを固化させた。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製    ＫＡＹＡＲＡＤ    Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を８０℃で３０日間過熱試験を行ったが、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【０１０４】
（実施例６）
高分子ゲル樹脂分散液Ａを、体積平均粒径２００μｍのポリスチレンビーズをスペーサとして用いて、実施例３と同様の２つのポリエチレンフィルムで挟持後、さらに２つのフロートガラスで挟み込み、紫外線照射装置によって紫外線（高圧水銀灯、１２０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ）を３０秒間照射し、高分子ゲル樹脂分散液Ａを固化させた。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製  ＫＡＹＡＲＡＤ    Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
【０１０５】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を８０℃で３０日間過熱試験を行ったが、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【０１０６】
（実施例７）
高分子ゲル樹脂分散液Ａを、体積平均粒径２００μｍのポリスチレンビーズをスペーサとして用いて、当該分散液と接触する表面を疎水性ポリマーであるポリエチレンでコートしたフロートガラスを用いて挟持し、紫外線照射装置によって紫外線（高圧水銀灯、１２０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ）を３０秒間照射し高分子ゲル樹脂分散液Ａ固化させた。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製  ＫＡＹＡＲＡＤ  Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
【０１０７】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を８０℃で３０日間過熱試験を行ったが、加熱冷却したところ、可逆的に膨潤・収縮を繰り返した。
【０１０８】
（比較例１）
高分子ゲル粒子分散液Ａをそのまま１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬したところ、粒子が膨潤してしまい、加熱冷却しても膨潤状態のままで変化しなかった。
【０１０９】
これは、Ｎａ+イオンが組成物中に侵入し、組成物内の液体のｐＨがアルカリ性になり、また、高分子ゲル粒子における複合化されているポリアクリル酸が塩となるため、低温時にポリアクリルアミドとの水素結合ができなくなるため、膨潤状態となっていまい、温度刺激による膨潤・収縮の変化が起こらなくなったためだと思われる。
【０１１０】
（比較例２）
実施例２〜４において、フィルム（イオン不透過フィルム）を設けない以外は同様にして高分子ゲルを含む組成物を作製し、当該組成物を１００ｍＭのＮａＯＨが溶解した蒸留水中へ浸漬したところ、粒子が膨潤してしまい、加熱冷却しても膨潤状態のままで変化しなかった。
【０１１１】
これは、比較例１同様にＮａ+イオンが組成物中に侵入し、組成物内の液体のｐＨがアルカリ性になり、また、高分子ゲル粒子における複合化されているポリアクリル酸が塩となるため、低温時にポリアクリルアミドとの水素結合ができなくなるため、膨潤状態となっていまい、温度刺激による膨潤・収縮の変化が起こらなくなったためだと思われる。
【０１１２】
（比較例３）
高分子ゲル樹脂分散液Ａを、体積平均粒径２００μｍのポリスチレンビーズをスペーサとして用いて、フロートガラスで挟持し、紫外線照射装置によって紫外線（高圧水銀灯、１２０Ｗ／ｃｍ、照射距離２０ｃｍ）を３０秒間照射し高分子ゲル樹脂分散液Ａを固化させた。さらに周囲を熱可塑性の感光性のアクリル系接着剤（日本化薬製    ＫＡＹＡＲＡＤ    Ｒ３８１Ｉ）で周囲を封止し、高分子ゲル粒子を含む組成物を得た。
【０１１３】
−機能評価−
得られた高分子ゲル粒子を含む組成物中の高分子ゲルは、１０℃において収縮状態であったが、これを６０℃に加熱すると膨潤状態となった。また、再び１０℃に冷却すると初期の収縮状態に戻り、可逆的であることが判った。この高分子ゲル粒子を含む組成物を８０℃で３０日間過熱試験を行った。加熱冷却したところ、粒子は膨潤状態のままで可逆的に膨潤・収縮をしなかった。
【０１１４】
これは、フロートガラスから溶出したＮａイオンが組成物内に侵入し、比較例１と同様に、組成物内の液体のｐＨがアルカリ性になり、また、高分子ゲル粒子における複合化されているポリアクリル酸が塩となるため、低温時にポリアクリルアミドとの水素結合ができなくなるため、膨潤状態となっていまい、温度刺激による膨潤・収縮の変化が起こらなくなったためだと思われる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の光学素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の光学素子の他の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０   高分子ゲル組成物
１２   高分子ゲル粒子
１４   液体
１６   イオン不透過性フィルム
１８   イオン不透過性マイクロカプセル膜
２０   ガラス基板
２２   封止材
２４   保持部材
【図１】
2006348251.tif 000003
【図２】
2006348251.tif 000004
【図３】
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【図４】
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