(57)【要約】【課題】  粒状感の少ない光学素子を得ること。【解決手段】  一対の基板間に、少なくとも、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体と、を有する調光組成物を備えた光学素子であって、前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの前記液体を吸収した状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積は、前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積の８５％以上であることを特徴とする光学素子。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に、少なくとも、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体と、を有する調光組成物を備えた光学素子であって、
前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの前記液体を吸収した状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積は、前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積の８５％以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記高分子ゲルは、前記液体を放出した状態において飽和吸収濃度以上となる量の色材又は、飽和光散乱濃度以上となる量の光散乱材を含有していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記一対の基板間の距離は、液体を吸収した状態の前記高分子ゲルの平均粒径の４倍よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記高分子ゲルは、前記基板上に均一に固定されていること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルを用いた光学素子に関するものである。本発明の光学素子は、調光ガラス、調光素子、表示素子などへの応用に適している。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から省エネルギーに配慮した窓ガラスが求められている。このようなガラスに関しては、既存技術として、熱線反射ガラス、熱線吸収ガラスなどが実用化されている。しかしながら、これらは曇天、雨天および冬季など太陽光の日射の抑制が必要なく、逆に積極的な入射が必要な場合において、太陽光の入射を抑制してしまい、窓ガラスによる開放感を損ない、太陽エネルギーの活用を阻害してしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題に対して、本発明者らは新規な発色材料の提案をしている（例えば、特許文献１参照。）。該特許においては、刺激の付与による液体の吸収・放出により膨潤・収縮する高分子ゲル中に飽和吸収濃度以上の顔料を含有してなる組成物および発色材料を提案している。該組成物は、飽和吸収濃度以上の顔料を含有している高分子ゲルが収縮時には、顔料の局所的な凝集により光吸収効率が低下し組成物全体として光透過性となる。一方、飽和吸収濃度以上の顔料を含有している高分子ゲルが膨潤時には、顔料が組成物全体に拡散することで光吸収効率が向上し、該組成物は発色状態となる。
しかし、この組成物を用いた調光素子の発色状態における風景などの視認性を良好にするためには、該調光素子の粒状感を低減させなければならない。
【特許文献１】特開平１１−２３６５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この調光素子の粒状感を低減させるためには、高分子ゲルの粒子径を非常に小さくしなければならず、同一色材濃度においては、光路長の減少により調光特性の低下という問題が生じる。一方、光路長の減少を補うために高分子ゲル粒子に分散させる色材濃度を増加することは、高分子ゲル粒子の製造において色材を均一に分散させることが非常に困難であった。そのため、不均一な色材分散により光吸収効率が低下して、調光特性の低下という問題が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、調光特性を損なうことなく、簡易に粒状感の少ない視認性のよい調光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】
【０００６】
即ち、本発明は、
＜１＞  一対の基板間に、少なくとも、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体と、を有する調光組成物を備えた光学素子であって、前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの前記液体を吸収した状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積は、前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積の８５％以上であることを特徴とする光学素子である。
【０００７】
＜２＞  前記高分子ゲルは、前記液体を放出した状態において飽和吸収濃度以上となる量の色材又は、飽和光散乱濃度以上となる量の光散乱材を含有していることを特徴とする＜１＞に記載の光学素子である。
【０００８】
＜３＞  前記一対の基板間の距離は、液体を吸収した状態の前記高分子ゲルの平均粒径の４倍よりも小さいことを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
【０００９】
＜４＞  前記高分子ゲルは、前記基板上に均一に固定されていること特徴とする＜１＞乃至＜３＞のいずれか１つに記載の光学素子である。
【発明の効果】
【００１０】
粒状感の少ない良好な視認性のある光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の光学素子について詳細に説明する。
［本発明の光学素子の構成と作用］
本発明の光学素子は、一対の基板間に、少なくとも、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体と、を有する調光組成物を備えた光学素子であって、前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの前記液体を吸収した状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積、すなわち、前記液体を吸収した状態の前記高分子ゲルの投影面積、は、前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積の８５％以上であることを特徴とする。
なお、本発明において液体を吸収した状態の高分子ゲルとは、前記液体を吸収して膨潤状態となった高分子ゲルをいい、液体を放出した状態の高分子ゲルとは、前記液体を放出して収縮状態となった高分子ゲルをいう。以下、本発明において液体を吸収した状態の高分子ゲルを膨潤状態の高分子ゲルと、液体を放出した状態の高分子ゲルを収縮状態の高分子ゲルと称することがある。また、本発明において基板の法線方向とは、基板の厚み方向をいう。
【００１２】
本発明者らは、人間が透過光を認識する際の粒状感について鋭意研究を行った結果、粒状感は、光源（太陽や電灯）から調光（遮光）材料を通過しないで、直接入射する光が占める面積率と、調光（遮光）材料を通過して入射する光が占める面積率の割合に依存していることを見出した。
具体的には、スクリーン印刷などでガラスなどの透明基板上にほぼ均一な網点を形成し、その網点を透過状態で観察した際の、粒状感と網点の面積率とを官能評価により関係付けた。ここで、網点の面積率とは、前記透明基板の面積に占める網点の面積の割合をいう。
【００１３】
粒状感の評価は、１０（粒状感が全くない）、９（僅かに粒状感が感じられるが全く違和感がない）、８（粒状感が感じられるが違和感がない）、７（粒状感が感じられ違和感があるが調光ガラスとして許容できる）、６（粒状感が感じられ違和感があり、どちらかといえば調光ガラスとして許容できる）、５（粒状感が感じられ違和感があり、どちらかといえば調光ガラスとして許容できない）、４（粒状感が感じられ違和感があり調光ガラスとして許容できない）、３（粒状感が感じられ、非常に違和感があり調光ガラスとして許容できない）、２（粒状感と違和感がともに非常に大きく、調光ガラスとして許容できない）、１（粒状感と違和感がともに非常に大きく、調光ガラスとして全く許容できない）の、計１０段階に設定した。
【００１４】
その結果、網点の面積率が１００％から減少するにつれて粒状感が増大し、面積率５０％で評価値が最低となった。そして、網点の面積率が約８５％以下になると、急激に評価値が低下して調光ガラスとして許容できないレベル（レベル５以下）となった。この官能評価の結果を図４に示した。
【００１５】
なお、評価人数は１００人であり、ガラスに専門知識のない一般的な人から、年齢、性別問わず無作為に抽出されている。また、ほぼ均一な網点とは、基板上で任意の１０箇所について、１ｃｍ四方の領域の網点の面積率を測定したときに、その値のバラツキが平均値に対して２％以下であると規定した。すなわち、平均の、網点の面積率が８０％の場合、１０点測定値が７８．４％〜８１．６％の中に入っていることを意味している。また、網点部分の可視光透過率は５％以下に設定されており、形状は円形で直径が約５０μｍである。
【００１６】
このような官能評価の結果から、前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの膨潤状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積、すなわち、前記液体を吸収した状態の前記高分子ゲルの投影面積、は、前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積の８５％以上であることが粒状感の少ない違和感のない調光素子の提供に必要である。なお、以下本発明において前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積の割合を素子の面積率と称することがある。
本発明において、好ましい素子の面積率は８５％以上であり、特に好ましくは９０％以上である。
【００１７】
本発明において、素子の面積率とは、下記方法により測定された値をいう。
まず、前記高分子ゲルを所望の膨潤状態に調節したのち、光学顕微鏡を用いて、前記基板の法線方向からの観察画像を撮影する。顕微鏡倍率は４０〜４００倍で、観察領域内に数十〜百個程度の粒子が含まれていることが望ましい。次に顕微鏡観察画像をＰＣに取り込み、画像処理ソフトＷｉｎ  ＲＯＯＦ（三谷商事株式会社）を用い面積率を算出する。具体的な処理であるが、まず取り込んだ画像がカラー画像であるならば、グレー画像化処理を行なう。次に、判別分析法を用いて高分子ゲルが存在する部分と存在しない部分の閾値を求め、２値化処理を行ない、暗い部分（高分子ゲルが存在する部分）の抽出を行なう。最後に、抽出された部分の面積を求め、取り込んだ画像全体の面積との比から面積率を算出する。
前記網点の面積率及び後述する基板の面積率も、上述した素子の面積率の測定方法と同様の方法により得られた値をいう。
【００１８】
８５％以上という素子の面積率を実現させるため、本発明の光学素子では、前記一対の基板のうち、一方の基板上に高分子ゲルが固定された態様であってもよいし、前記一対の基板の各々に高分子ゲルが固定された態様であってもよい。基板上に高分子ゲルを固定することにより、基板上に高分子ゲル層が形成される。ただし、円形単分散粒子の最密充填率は約９１％であり、高密度の素子の面積率の実現のみならず、一定の粒度分布を持つ高分子ゲルを用いて素子の面積率を８５％以上に設定することは、必ずしも容易ではない。
そこで本発明においては、一対の基板の各々に高分子ゲルを固定することにより素子の面積率を８５％以上にする態様が好ましい。
基板上の高分子ゲルが均一に分布しているとすると、各々の基板の面積率が約６１％以上であれば、二つの高分子ゲル層の重ね合わせにより素子の面積率を８５％以上にすることができ、良好な視認性を有する調光素子が得られる。なお、基板の面積率とは、基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの膨潤状態において、一枚の基板上に固定された高分子ゲルの投影面積の、前記一枚の基板上に固定された高分子ゲルの投影面積と、高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積に対する割合をいう。
【００１９】
例えば２枚の基板の各々の面積率（％）（Ｓ1、Ｓ2とする）は、必ずしも同一である必要はなく、両者を重ね合わせた場合の素子の面積率が８５％以上であればよい。
両者を重ね合わせた場合の素子の面積率Ｓ（％）は、下記式（Ｉ）で表される。
【００２０】
Ｓ  ＝  （１−（１−Ｓ1／１００）×（１−Ｓ2／１００））×１００  （％）      （Ｉ）
【００２１】
なお、Ｓ1＝Ｓ2の場合が約６１％となり、これは、最も基板の面積率が低い基板のみで構成できる場合である。例えば、片方の基板の面積率を４０％とした場合は、他方の基板の面積率は７５％以上であることが必要となる。
複数の基板を重ねる効果は、例えば、各々の基板の面積率を８０％にすると、二つの高分子ゲル層の重ね合わせで９６％の素子の面積率が得られ、一方の基板上のみに高分子ゲルが固定された態様では実現が困難な高い素子の面積率を容易に実現できる点にある。
【００２２】
なお、前記一対の基板間の距離（すなわち、調光組成物により構成される調光組成物層の厚み）は、膨潤状態の前記高分子ゲルの平均粒径の４倍よりも小さいことが好ましい。これは、基板間の距離が長くなると、一の基板上の高分子ゲル層と他の基板上の高分子ゲル層との間隔が長くなり、一の基板上の高分子ゲル層を通過した光が、他の基板上の高分子ゲル層に到達するまでに、少なからず高分子ゲル表面においては入射光の回折、散乱が起こるために、十分に他の基板上の高分子ゲル層に遮光されず高分子ゲルを通過しない光量が増大すると考えられるためである。前記一対の基板間の距離は、膨潤状態の前記高分子ゲルの平均粒径の３倍以下がさらに好ましい。
【００２３】
また、前記高分子ゲルは、基板上に均一に固定されていることが好ましい。これは、単一の高分子ゲル層において不均一で直接光の入射面積が大きい部分の存在は、粒状感の増大につながるだけでなく、二つの高分子ゲル層の重ね合わせによる場合の素子の面積率も、理想的（均一）な分布状態よりも減少してしまうためである。
なお、視認性を向上するためには、直接光入射領域の面積率（前記基板の法線方向からみた場合に、前記高分子ゲルの膨潤状態において、前記基板間に存在する前記高分子ゲルの面積と、前記高分子ゲルの存在しない部分の面積との合計の面積に対する前記高分子ゲルの存在しない部分の面積の割合）および大きさが問題となるが、ここで用いる高分子ゲルの膨潤状態での平均粒径は、直接光入射領域の大きさに影響することから、１ｍｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましい。ただし、前記平均粒径は、実際に調光素子を使用した場合の、観測者から素子表面までの距離に依存しており、観測距離が遠いほど、高分子ゲルの平均粒径および直接光入射領域の大きさが大きくても差し支えない。したがって、高分子ゲルの膨潤状態での平均粒径は、１ｍｍ以上の大きさであっても使用条件によっては、視認性を悪化させることはない場合がある。
【００２４】
光学素子に優れた視認性を付与するため、本発明の光学素子は、基板の法線方向からみた場合に、高分子ゲルが基板に固定された領域（調光領域）と、固定されていない領域（透明領域）とを有していてもよい。前記透明領域の大きさは、前記透明領域と前記調光領域との境界部分における光の回折と散乱が、直進光の入射を阻害することで視認性が阻害されないように設定される。たとえば、前記透明領域の最小部分の長さが１ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５ｍｍ以上である。前記透明領域の形状は、具体的には、たとえば、円形、楕円形、三角形、多角形、長方形、正方形、不定形、ストライプ状などの独立幾何学模様、格子などの連続幾何学模様が挙げられる。また、文字、イラストなどの画像を適用しても構わない。
ここで、調光領域とは、前記高分子ゲルが膨潤することにより遮光（発色）状態となる領域をいう。そのため、前記調光領域には、前記高分子ゲルの存在する部分と、存在しない部分とが生ずる。本発明の光学素子が調光領域と、透明領域とを有する場合、前記素子の面積率は、調光領域についての面積率をいうものとする。
【００２５】
［光学素子］
次に、本発明の光学素子の構成について詳細に説明する。
本発明の光学素子は、一対の基板間に、少なくとも、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体（以下、吸脱液体と称する場合がある。）と、を有する調光組成物を備える。また、本発明の光学素子には、内部の吸脱液体の流出や蒸発を防止するための封止層、刺激付与手段や基板間の間隔を一定に保つためのスペーサ等のその他の部材を備えていてもよい。
【００２６】
図１は、本発明の光学素子の概略構成の一例を示す模式図である。
図１の光学素子１は、平行に配置された、少なくとも一方が透明な２枚の基板２、４の間に、高分子ゲル粒子６及び吸脱液体８が充填されており、周囲は接着剤や紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等の封止材１６により、高分子ゲル６や吸脱液体８が流出しないように封止処理されている。刺激付与手段である刺激付与部材１０及び１２は、それぞれ基板２及び４の表面に設けられている。高分子ゲル６は、刺激付与部材１０の面上に固定されている。
光学素子１においては、刺激付与部材１０及び１２は必須の構成要素ではないが、必要に応じて基板２及び４の少なくとも一方、または両方に設けられる。光学素子１が刺激付与部材を具備しない場合、高分子ゲル６は、基板２上に固定される。ただし、素子の面積率が８５％以上となるように高分子ゲル６が固定されている必要がある。
【００２７】
素子の面積率を８５％以上にするため、基板２、４の両方の面上に高分子ゲル６が固定されていてもよい。この場合、高分子ゲル６は、２枚の基板２、４の両方の面上に、各々の基板の面積率が例えば共に６１％以上や、又は４０％以上と７５％以上の組み合わせなど、重ね合わせ状態での素子の面積率が、８５％以上となるように固定される。
【００２８】
高分子ゲルの固定化処理における素子の面積率の調整に関しては、例えば、基板表面全面を接着性のある材料で前処理した後、固定すべき高分子ゲルの膨張状態を処理液の組成により制御して、調整する方法が、特開２００１−３５０１６３号公報において提案されており、本発明においてもこの方法が適用可能である。
また、別な方法としては、固定化処理を行う基板表面の、必要な基板の面積率に相当する部分のみを接着性のある材料で前処理することにより、目的とした場所および基板の面積率になるように高分子ゲルを固定する方法が考えられる。この方法を用いることにより、人為的に高分子ゲル粒子を均一に固定することが可能となる。この具体的な方法について次に説明する。
【００２９】
高分子ゲル６を基板２に固定（基板２表面に刺激付与部材１０が設けられている場合には、刺激付与部材１０に固定）するためには、基板２と高分子ゲル６との接着性を高くすることが好ましい。そのためには、高分子ゲル６との化学結合（水素結合、イオン結合、共有結合等）を形成する材料によって基板２の表面処理を行うことが望ましい。例えば、高分子ゲル６中の官能基と反応可能な基を有する接着剤、多官能化合物、シランカップリング剤やチオール化合物、セレン化合物、無機物や高分子化合物等により処理されていることが好ましい。さらにはこのような化学反応を伴わないものであっても、高分子ゲル６が接着可能な材料であれば使用することは可能である。
【００３０】
これらの材料により処理された部分を基板２表面に一定のパターン状に形成するためには、各種印刷法やリソグラフィー法、ソフトリソグラフィー法等により前記材料をパターン状に形成する、あるいはマスキング等によって所望のパターンを設定しこれにスパッタリング法、蒸着法、塗布法、浸漬法によって前記材料をパターン状に形成する方法が適用できる。また、インクジェット法によって前記材料を含む溶液を噴射してパターン状に形成することも可能である。一方、このような処理を行わなくても、基板２自身が高分子ゲル６との接着性の高い性質をもつ材質の場合にはそのまま使用することも可能であるが、そのような場合は高分子ゲル６が固定される部分以外に接着性の低い表面処理を行うか、高分子ゲルが固定しない材料を用いる必要がある。
【００３１】
基板２表面に部分的に形成された前記パターンの形状は特に限定しないが、たとえば、円形、楕円形、三角形、多角形、長方形、正方形、不定形、ストライプ状などの独立幾何学模様、格子などの連続幾何学模様が好ましい。なお、各パターンの基板２表面への配置は規則的、周期的なものである方がより好ましいが、ランダムなものであっても構わない。
【００３２】
図２は、高分子ゲル６が固定される部分（接着固定部分１８）と高分子ゲル６が固定されない部分（非接着固定部分２０）とが形成された基板２の構成例を示す。接着固定部分１８に選択的に高分子ゲル６が固定される。非接着固定部分２０には高分子ゲル６は固定されず、結果的に、高分子ゲル６は基板２の所望の位置に固定されることになり、高分子ゲル６の均一な配置、規則的な配置が達成でき、より粒状感の少ない光学素子が作製できる。
このとき、非接着固定部分２０は、高分子ゲル固定化処理工程において高分子ゲルを配置しないこと、高分子ゲルが固定できないような材料が使用されること、または高分子ゲルが固定できないような表面処理がなされていることなど、特に限定されない方法により形成される。
【００３３】
以下に、本発明の光学素子を構成する各種要件について説明する。
（基板処理）
本発明の光学素子では、前記高分子ゲルが基板上に所定の面積率以上の割合で固定されている。
基板２表面の接着固定部分１８は、高分子ゲル６との接着性が高い部分であることが好ましく、この部分に高分子ゲル６を選択的に固定できる。このような接着固定部分１８は、使用する高分子ゲル６との化学結合（水素結合、イオン結合、共有結合）を形成する材料によって形成されていることが好ましく、その中でも安定性の面から共有結合がもっとも好ましく、各種固定化剤を用いた反応により固定化を行う。
【００３４】
前記固定化剤としては、重合性不飽和基、反応性官能基などを２個以上有する化合物を挙げることができる。
上記重合性不飽和基を２個以上有する化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリンなどのポリオール類のジまたはトリ（メタ）アクリル酸エステル類、前記ポリオール類とマレイン酸、フマル酸などの不飽和酸類とを反応させて得られる不飽和ポリエステル類、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどのビス（メタ）アクリルアミド類、トリレジンイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルとを反応させて得られるジ（メタ）アクリル酸カルバミン酸エステル類、アリル化澱粉、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、その他のテトラアリロキシエタン、ペンタンエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメチルエーテルなどの多価アリル系を挙げることができる。
【００３５】
これらの中でも本発明には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（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、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどが好ましく使用される。
【００３６】
また、反応性官能基を２個以上有する化合物としては、ジグリシジルエーテル化合物、ハロエポキシ化合物、ジおよびトリイソシアネート化合物などを挙げることができる。ジグリシジルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリグリセリンジグリシジルエーテルなどを挙げることができる。その他、ハロエポキシ化合物の具体例としては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、β−メチルエピクロロヒドリンなどを挙げることができる。また、ジイソシアネート化合物の具体例としては、２，４−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどを挙げることができる。
【００３７】
また、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系シランカップリング剤、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのエポキシ系シランカップリング剤など、各種反応性シランカップリング剤なども適用できる。
これらの中でも本発明には、特にＮ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤が好ましく使用される。
【００３８】
なお、このような処理を行わなくても、基板２の材料自身が高分子ゲル６との接着性の高い性質をもつ場合にはそのまま使用することも可能である。
【００３９】
一方、非接着固定部分２０は、特に限定はされないが、高分子ゲル６と接着性の低い性質をもつ材質からなり、高分子ゲル６が固定できないことが望ましい。例えば、高分子ゲル６との化学結合（水素結合、イオン結合、共有結合）を形成しない、材料間の相互作用や親和性の低い、などの材料によって形成される部分である。
具体的には、フッ化アルキル基、シロキサン基などを持つ重合体層が形成された部分、アルキル系シランカップリング剤、フッ素化アルキル系シランカップリング剤、アルキル系チオール、フッ素化アルキル系チオール等を用いて処理された部分であることが望ましい。
【００４０】
フッ化アルキル基を持つ重合体としては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。フッ素化アルキル系シランカップリング剤としては、例えば、ウンデカフルオロペンチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロヘキシルトリメトキシシラン、ウンデカフルオロペンチルトリエトキシシラン、パーフルオロドデシルトリメトキシシラン、ヘプタフルオロイソプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。
また、その他疎水性基をもつシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシ）シラン等を挙げることができる。
シロキサン基などを持つ重合体としては、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、シリコーンのアミノ変性体、エポキシ変性体、カルボキシル変性体、メタクリル変性体、フェノール変性体、アルキル変性体等のシリコーン系樹脂が挙げられる。
【００４１】
これらの各種カップリング剤の中でも、特にフルオロアルキル基を有するものが好ましく、具体的には、ＫＰ−８０１Ｍ（信越化学工業社製）、ＴＳＬ８２３３（東芝シリコーン社製）、Ｘ−２４−７８６８（信越化学工業社製）、サイトップＣＴＸ−１００（旭硝子社製）、フロラ−ドＦＣ−７２５（住友スリーエム社製）、フロラ−ドＦＸ−３３２５（住友スリーエム社製）などを挙げることができる。なおその他、各種フッ素系撥水処理剤およびシリコーン系撥水処理剤なども適用可能である。これらの重合体を溶媒に溶解または分散させ、基板を浸漬させるなどして基板表面の処理を行なうことができる。
【００４２】
一方、このような処理を行わなくても、基板材料自身が高分子ゲルとの接着性の低い性質をもつ材質の場合にはそのまま使用することも可能である。材料自体が高分子ゲルと接着性の低い性質をもつものとしては、ウレア樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸エチル、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
【００４３】
次に、図３を用いて具体的な基板の表面処理方法を説明する。
基板２表面上に、接着固定部分１８を部分的に形成するためには、各種印刷法やリソグラフィー法、ソフトリソグラフィー法等により前記材料をパターン状に形成する、あるいはマスキング等によって所望のパターンを設定しこれにスパッタリング法、蒸着法、塗布法、浸漬法によって前記材料をパターン状に形成する方法が適用できる。またインクジェット法を用い、直接基板２表面に前記材料を含む溶液を噴射してパターンを形成する、という方法を用いてもよい。
【００４４】
図３（ａ）のように、通電基板や発熱抵抗体等の所望の刺激付与部材が設けられていてもよい基板２表面上に、不図示の所望のパターンに対応した穴のあいたマスクをおき、上述した各種固定化剤を塗布することにより接着固定部分１８を作成することができる。またインクジェット法を用い、直接基板２表面に固定化処理に必要なパターンを形成する、という方法を用いてもよい。
【００４５】
また、リソグラフィー法を用いて表面処理を行うような場合には、まず基板２表面にフォトレジスト２２を塗布する（図３（ｂ））工程と、接着固定部分１８に対応したマスク２４を行い露光を行う（図３（ｃ））工程と、その後フォトレジスト２２を現像し取り除き、接着固定部分１８に対応する基板２表面を露出させる（図３（ｄ））工程と、その後、露出した基板２表面に、上記の固定化剤を塗布する（図３（ｅ））工程と、フォトレジスト膜を除去する工程を経ることにより、所望のパターン状に表面処理された基板（図３（ａ））を得ることができる。
【００４６】
次に、図１を用いて、光学素子１を構成する部材の説明を行う。２枚の基板２、４の向かい合う２つの面には、必要に応じて片面あるいは両面に刺激付与手段である刺激付与部材１０、１２が設けられている。刺激付与部材１０、１２としては、内部に充填する調光組成物を構成する高分子ゲルに適した刺激を付与し得るものが選ばれる。したがって、例えば電気応答性の高分子ゲルに対しては、刺激付与部材として電極が選択され、熱応答性の高分子ゲルに対しては、刺激付与部材として発熱抵抗体が選択される。
本発明において好ましく用いられる刺激付与手段は、主に電気刺激を付与するための電極、および発熱抵抗体である。電極や発熱抵抗体の構成は、単純マトリクス型あるいは画素別分割型などが適用できる。なお、画素別分割型の場合には、片方の基板表面のみに刺激付与部材が設けられていればよい。
【００４７】
また、高分子ゲルに体積変化を起こすために用いる刺激が、自然界の刺激や素子外部に設けられた熱（放射熱）、ＬＥＤやレーザ光などの光、電気的刺激や磁気的刺激を付与する手段から与えられる場合には、光学素子内部に刺激付与手段を設けなくてもよい。
【００４８】
刺激付与手段としては、電気的刺激付与手段、発熱手段、光刺激付与手段、電磁波付与手段、あるいは磁場付与手段などが挙げられる。本発明においては、中でも特に電気的刺激付与手段と発熱手段とが好ましく用いられる。
電気的刺激付与手段の場合は、銅、アルミニウム、銀、プラチナなどに代表される金属膜からなる電極、酸化スズ−酸化インジウム（ＩＴＯ）に代表される金属酸化物、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポリアセチレン類などに代表される導電性高分子からなる電極、高分子と前述の金属や金属酸化物の粒子との複合材料からなる電極などが好ましく用いられる。
またこれらの電極構成は、単純マトリクス駆動用に配線されていてもよいが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子あるいは、ＭＩＭ素子やバリスタなどの二端子素子などのスイッチング素子を設けることもできる。
【００４９】
また、発熱手段としては、銅および銅化合物などの前記電極およびＮｉ−Ｃｒ化合物に代表される金属または、酸化タンタルやＩＴＯなどの金属酸化物や、硼化ハフニウム、窒化タンタル、カーボンなどの通電発熱抵抗体が好ましく用いられる。
なお、光刺激を付与する場合には、レーザー、ＬＥＤ、ＥＬなどの発光素子層を用いることができ、磁界や電磁波の付与は電磁コイルや電極を設けることなどで実現できる。
【００５０】
また、基板２，４の材料としては、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、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリエーテル、セルロース誘導体などの高分子フィルムや板状体、またはガラス、金属、セラミックスなどの無機基板が使用可能である。また、これらの基板の大きさや厚さは特に限定するものではない。
なお、光学素子として機能させる上では、対向する２枚の基板のうち、少なくとも一方は光学的に透明であることが必要である。また、透過型光学素子の場合には、双方の基板が透明であることが好ましい。
さらに、保護層、防汚層、紫外線遮蔽層、帯電防止層などの他の構成層が形成されていても構わない。
【００５１】
光学素子を構成する場合、一対の基板間の距離の好ましい範囲は、１μｍ〜４ｍｍ、より好ましくは２μｍ〜２ｍｍの範囲である。これは、前記調光組成物層の厚みが１μｍよりも小さいと、調光性能が低くなり所望の調光効果を得ることができず、４ｍｍ以上では観測者からの距離が近い場合などにおいて視認性が低下する恐れがあるためである。
【００５２】
図１に示すように、２枚の基板２、４は、調光組成物を挟持するために必要な間隙が均一に確保されていることが好ましい。２枚の基板間に均一な間隙を確保するための方法としては、（１）所望の間隙となるような大きさのスペーサ粒子１４を基板２および／または基板４に散布する、（２）フィルムスペーサを２枚の基板２、４間に挟み込む、（３）一方および／または双方の基板の表面に、２枚の基板２、４を貼り合わせた際に所望の間隙が生じるような形状の立体的な構造体を形成しておく、などが好ましい手段として挙げられる。
【００５３】
この場合に用いられるスペーサ粒子１４および前記立体的な構造体などの間隙保持部材は、安定して間隙を維持できる形状であれば特に限定されないが、例えば、球、立方体、柱状のものなどの独立した形状のものが好ましく用いられる。また、連続した形状を有する間隙保持部材を使用することも出来る。この場合、それらの形状は、安定して間隙を維持できる形状であれば特に限定されず、主に格子状、ハニカム状などの多角形を始めとして、様々な形状を適用することが出来る。これらの間隙保持部材は、吸脱液体８に安定な材料であれば特に限定されず、例えば、樹脂、金属、金属酸化物、ガラスなどが適用できる。
【００５４】
また、封止材１６としては、吸脱液体８の蒸発を抑制する能力を有し、基板２、４に対する接着性を有し、高分子ゲル６の特性に悪影響を与えず、実使用条件においてこれらの条件を長期間満たすものであれば、どのような材料を用いてもよい。また複数の封止材を組み合わせて構成することも可能である。
封止材および封止方法は、光学素子の開口部面積の確保、工程簡略化による加工コスト等を考慮すると、１層の封止が好ましい。１層で封止を行うときの封止材としては、末端に反応基を有するイソブチレンオリゴマーを主体とした熱硬化型弾性シーリング材等の使用が例示できる。また、２層で封止するときには、調光組成物と接触する１次封止にポリイソブチレン系シーラント等が、２次封止としてアクリル樹脂等が例示できる。その他、ガラス、セラミックスなどの無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびこれらの共重合体などのポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリアリレートなども適用できる。なお、本発明の封止材および封止方法は上記例示に限定されるものではなく、多種多様なものが選択でき、かつ、それらを組み合わせて使用してもよい。これらの封止材は、特にガスバリア性の高いものが好ましく用いられる。
【００５５】
［調光組成物］
本発明の光学素子には、外部刺激により可逆的に液体を吸収・放出して体積変化を生ずる高分子ゲルと、前記高分子ゲルが吸収・放出し得る液体（吸脱液体）と、を有する調光組成物が用いられている。また、前記高分子ゲルには、色材や光散乱剤などの調光用材料が含有されていることが好ましい。
【００５６】
本発明にかかる調光組成物に使用可能な高分子ゲルとしては、ｐＨ変化、イオン濃度変化、化学物質の吸着・脱離、溶媒組成変化、および光、熱、電気、磁界などのエネルギーの付与など、各種の刺激によって液体を吸収・放出し、可逆的に体積変化（膨潤・収縮）する刺激応答する高分子ゲルが好ましい。ただし、「可逆的」といっても、膨潤状態と収縮状態とで同一刺激量に応じた体積変化量が異なる、いわゆるヒステリシスな性質を有するものであっても問題なく、本発明において、このような性質の場合も「可逆的」の概念に含まれる。このような高分子ゲルとして具体的には、次のようなものが適用できる。
【００５７】
まず、電極反応などによる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、ポリ（メタ）アクリル酸の架橋体やその塩；（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミド、アルキル置換（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、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその４級化物や塩；マレイン酸と（メタ）アクリルアミド、アルキル置換（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、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩；ポリビニルスルホン酸の架橋体やその塩。ビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、アルキル置換（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、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその４級化物やその塩；ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋体やその塩；
【００５８】
ビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、アルキル置換（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、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその４級化物やその塩；ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋体やその塩；（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、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその４級化物やその塩；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体やその４級化物；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から選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩や４級化物；ポリジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミドの架橋体やその４級化物；ジメチルアミノエチル（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から選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩や４級化物；
【００５９】
ポリジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの架橋体やその４級化物；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートと（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から選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩や４級化物；ポリジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートの架橋体やその４級化物；ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートと（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から選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩や４級化物；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体やその４級化物；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体やその塩；ポリ（メタ）アクリロニトリルの架橋体の部分加水分解物やその塩などが挙げられる。
【００６０】
電界による界面活性剤などの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、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から選択される１種又は２種以上の化合物との共重合体の架橋物；ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋物や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から選択される１種又は２種以上の化合物との共重合体の架橋物などが挙げられ、これらと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とを組み合わせることで使用される。
【００６１】
電気による酸化・還元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が挙げられ、電子受容性化合物と組み合わせてＣＴ錯体（電荷移動錯体）として好ましく使用される。例えば、カチオン性高分子ゲルとしてポリジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどポリアミノ置換（メタ）アクリルアミドの架橋物；ポリジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ポリジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートやポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレートなどのポリ（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る。また、電子受容性化合物としてベンゾキノン、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、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が挙げられる。
【００６２】
熱の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、ＬＣＳＴ（下限臨界溶液温度）やＵＣＳＴ（上限臨界溶液温度）をもつ高分子の架橋体（前者を「ＬＣＳＴゲル」、後者を「ＵＣＳＴゲル」と称する。）、互いに水素結合する二成分の高分子ゲルのＩＰＮ体（相互侵入網目構造体）や結晶性などの凝集性の側鎖をもつ高分子ゲル（前者を「ＩＰＮゲル」、後者を「結晶性ゲル」と称する。）などが好ましいものとして例示される。なお、ＬＣＳＴゲルは高温において収縮し、ＵＣＳＴゲル、ＩＰＮゲルおよび結晶性ゲルは逆に高温において膨潤する特性を持っている。
【００６３】
ＬＣＳＴゲルの具体例としては、ポリ［Ｎ−イソプロピルアクリルアミド］などのポリ［Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミド］の架橋体；Ｎ−アルキル置換（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、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルなどから選択される１種又は２種以上との共重合体の架橋体やその塩；ポリビニルメチルエーテルの架橋体；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。
【００６４】
ＵＣＳＴゲルの具体例としては、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の両成分を有する双性イオン高分子の架橋体が挙げられる。
【００６５】
一方、ＩＰＮゲルの代表的な例としては、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体およびその部分中和物（アクリル酸単位のカルボキシル基の一部を金属イオンなどの陽イオンで中和したもの）が挙げられる。その他、（メタ）アクリルアミドあるいはＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド誘導体を主成分とする共重合体の架橋体と（メタ）アクリル酸あるいはマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸を主成分とする共重合体の架橋体からなるＩＰＮ体およびそれらの部分中和物；少なくとも（メタ）アクリルアミドあるいはＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド誘導体と（メタ）アクリル酸あるいはマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸を含む共重合体の架橋体およびその部分中和物；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートを主成分とする共重合体の架橋体；少なくともステアリル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸のアルキルエステルと（メタ）アクリル酸あるいはマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸を含む共重合体の架橋体およびその部分中和物；少なくともアクリロキシメチルウラシルなど側鎖に核酸塩基を導入した（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸あるいはマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸を含む共重合体の架橋体およびその部分中和物などが挙げられる。
【００６６】
また、結晶性ゲルとしてはオクチル基、デシル基、ラウリル基、ステアリル基などの長鎖アルキル基を有する（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸との共重合体の架橋体やその塩；コレステリル系モノマーあるいは芳香族系モノマーと（メタ）アクリル酸との共重合体の架橋体やその塩が挙げられる。
【００６７】
さらに、温度変化に応じて複数の相転移温度を示す高分子ゲルも好ましく使用できる。このような高分子ゲルとしては、例えば、ポリ［Ｎ−イソプロピルアクリルアミド］などのポリ［Ｎ−アルキル置換（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体などが挙げられる。かかる高分子ゲルは、温度上昇に伴い、膨潤−収縮−膨潤という二つの相転移温度を示すことが知られている。
【００６８】
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、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体と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。より好ましくは、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体とアクリルアミドとの共重合体の架橋体などが挙げられる。
【００６９】
磁場の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、強磁性体粒子や磁性流体等を含有するポリビニルアルコールの架橋物等が挙げられる。ただし、含有される高分子ゲルは、高分子ゲルの範疇であるものであれば限定されることなく適用できる。
【００７０】
溶液の組成変化やイオン強度の変化によって応答するものとしては、特に大きな体積変化が得られるものとして好ましいものには、前記した電解質系高分子ゲルが挙げられる。
【００７１】
本発明において特に好ましく用いられる高分子ゲルは、電気および熱の付与によって刺激応答する高分子ゲルである。
なお、上記の括弧を用いた記述は、括弧内の接頭語を含まない化合物および含む化合物の両方を示しており、例えば「（メタ）アクリル」という記述は、「アクリル」および「メタクリル」のいずれをも意味するものである。
【００７２】
本発明において使用される高分子ゲルの体積変化量は、少なくとも体積比が３以上、好ましくは５以上、より好ましくは７以上であることが望ましい。なお、体積比が５以上であれば、十分な調光コントラストを得ることが可能である。
【００７３】
本発明に用いられる高分子ゲルは、それ自身でも体積変化に伴い光散乱性が変化するという調光能を示すが、より大きな調光特性や色変化を発現するために、調光用材料が高分子ゲル内部に含有されていることが好ましい。
使用可能な調光用材料としては、顔料および染料などの色材や光散乱材などが挙げられる。
【００７４】
例えば、顔料としてはカーボンブラックなどの黒色顔料、ベンジジン系のイエロー顔料、キナクリドン系、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などを挙げることができる。
【００７５】
より詳しくは、黒色顔料としてはチャネルブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラックおよびチタンブラックなどが挙げられる。
【００７６】
イエロー顔料としては、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。具体的には、例えば顔料としては、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。
【００７７】
マゼンタ顔料としては、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。具体的には、例えば顔料としては、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。
【００７８】
シアン顔料としては、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。
【００７９】
染料としては、黒色染料のニグロシン系染料および各種カラー染料であるアゾ染料をはじめとし、その他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、カルボニウム系染料、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好ましい。
【００８０】
染料の好適な具体例としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１１、１２、２４、２６、２７、２８、３３、３９、４４、５０、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１５７、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３８、４４、７９、１２７、１４４、２４５、Ｃ．Ｉ．ベイシックイエロー１、２、１１、３４、Ｃ．Ｉ．フードイエロー４、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー３７、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー６、９、１７、３１、３５、１００、１０２、１０３、１０５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８５、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１１８、１３４、１５８、１８６、２４９、２５４、２８９、Ｃ．Ｉ．ベイシックレッド１、２、９、１２、１４、１７、１８、３７、
【００８１】
Ｃ．Ｉ．フードレッド１４、Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド２３、１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５、１６、１７、１８、１９、２２、２３、１４３、１４５、１４６、１４９、１５０、１５１、１５７、１５８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７８、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、２２、２３、２５、２９、４０、４１、４３、４５、７８、８０、８２、９２、９３、１２７、２４９、Ｃ．Ｉ．ベイシックブルー１、３、５、７、９、２２、２４、２５、２６、２８、２９、Ｃ．Ｉ．フードブルー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２２、６３、７８、８３〜８６、１９１、１９４、１９５、１０４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック２、７、１９、２２、２４、３２、３８、５１、５６、６３、７１、７４、７５、７７、１０８、１５４、１６８、１７１、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４４、４８、５０、５２、９４、Ｃ．Ｉ．ベイシックブラック２、８、Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック３１、Ｃ．Ｉ．フードバイオレット２、Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット３１、３３、３７、Ｃ．Ｉ．ソルベントグリーン２４、２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラウン３、９等が挙げられる。
【００８２】
これらの顔料及び染料は、単独で使用してもよく、さもなければ所望とする色を得るために混合して使用してもよい。ただし、耐候性の観点からは染料よりも顔料を用いるほうが好ましい。
【００８３】
また、光散乱材としては、高分子ゲルの体積変化に用いられる液体の屈折率と異なる屈折率を有する材料が好ましいが、それ以外には特に制限はなく、各種の無機材料および有機材料が適用できる。
【００８４】
無機材料の具体例としては、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。
【００８５】
有機材料の具体例としては、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。
【００８６】
使用する顔料や光散乱材の好ましい大きさは、一次粒子の体積平均粒子径で０．００１μｍ〜１μｍの範囲、より好ましくは０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲である。体積平均粒子径で０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲であると、顔料および光散乱材に求められる発色および光散乱効果を十分なものとすることができる。さらに、体積平均粒子径０．０１μｍ以上では、高分子ゲル内部からの外部への流出が起こりにくい。
【００８７】
顔料および光散乱材の流出を防止するためには、使用する高分子ゲルの架橋密度を最適化して顔料や光散乱材を前記高分子ゲルの網目内部に物理的に閉じ込めたり、前記高分子ゲルとの電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い顔料および光散乱材を用いること、表面を化学修飾した顔料および光散乱材を用いることなどが挙げられる。
【００８８】
例えば、表面を化学修飾した顔料および光散乱材として例えば、表面にビニル基などの不飽和基や不対電子（ラジカル）などの高分子ゲルとの化学結合する基を導入したものや、高分子材料をグラフト結合したものなどが挙げられる。
【００８９】
高分子ゲル中に含有される顔料および光散乱材の濃度は、高分子ゲルが収縮した状態で、少なくとも高分子ゲルの一部分で飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）の濃度に達することが望ましい。ここで、飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）とは、ひとつの指標として各々の顔料および光散乱材同士の平均間隔が十分に短くなることで、顔料および光散乱材の可視光線吸収および散乱の働きが１次粒子的なものから集合体的なものに変化し、可視光線吸収および散乱の効率が減少する濃度である。このような顔料および光散乱材が集合体的な可視光線吸収および散乱特性を示す状態を、顔料および光散乱材の濃度が飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）にある状態と呼ぶ。
【００９０】
また、飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）という定義を別な特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける顔料および光散乱材濃度と可視光線吸収および散乱量の関係が１次直線の関係から大きく乖離するような顔料および光散乱材濃度である。すなわち、顔料および光散乱材濃度が飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）になると、顔料および光散乱材の１粒子あたりの可視光線吸収および散乱効率が下がることで、可視光線吸収および散乱量がそれぞれ顔料および光散乱材濃度に比例しなくなり、１次直線の関係から予想される可視光線吸収および散乱量と比べて低くなる。一方、飽和吸収濃度以下（あるいは飽和光散乱濃度以下）では、可視光線吸収および散乱量がそれぞれ顔料および光散乱材濃度に比例しており、顔料および光散乱材１粒子あたりの可視光線吸収および散乱効率は殆ど一定になる。
【００９１】
なお、高分子ゲル中に顔料および光散乱材を飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）に含有させる理由は、次に示すとおりである。
すなわち、高分子ゲル中に顔料および光散乱材を飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）に含有させた場合、膨潤状態で可視光線を効率よく吸収および散乱することができ、収縮状態と比べて可視光線吸収および散乱量をより大きくすることができる。つまりこの場合、高分子ゲルが収縮した状態で顔料および光散乱材を飽和吸収濃度以上に含有できるので、この高分子ゲルが膨潤すると、顔料および光散乱材の濃度が下がり、顔料および光散乱材１粒子あたりの可視光線の吸収および散乱効率を収縮状態の場合よりも上げることができる。その結果、膨潤状態で可視光線の吸収および散乱量を大きく上げ、収縮状態では可視光線の吸収および散乱量を大きく下げることができる。
【００９２】
一方、含有させる顔料および光散乱材の濃度を飽和吸収濃度以下（あるいは飽和光散乱濃度以下）にすると、収縮状態での顔料および光散乱材１粒子あたりの可視光線及び赤外線の吸収効率並びに散乱効率が膨潤状態での効率と同程度になる。その結果、膨潤状態での可視光線の吸収および散乱量を大きく上げ、収縮状態で可視光線の吸収および散乱量を大きく下げることができなくなる。
以上のことから、飽和吸収濃度（あるいは飽和光散乱濃度）とは膨潤・収縮による可視光線の吸収および散乱量変化をより大きくするために必要な濃度であり、顔料および光散乱材の濃度を飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）に設定することが好ましい。
【００９３】
なお、高分子ゲルが収縮した状態で、高分子ゲル中に含有されるこれらの調光用材料の濃度が、飽和濃度（飽和吸収濃度および飽和光散乱濃度）以上になる濃度となるのは、該高分子ゲルのうち少なくとも一部であればよい。ここで、「高分子ゲルのうち少なくとも一部」とは、その高分子ゲルの内部において、調光用材料が飽和濃度以上に濃縮されているところが、部分的あるいは全体的である場合、および、調光用材料が飽和濃度以上に濃縮されている高分子ゲルが、全高分子ゲルのうちの一部あるいは全部である場合の双方を意味するものとする。「高分子ゲルのうち少なくとも一部」が飽和濃度以上になる濃度となっていれば、調光作用を発揮することができるが、その高分子ゲルの内部のより多くの部分が、あるいは、より多くの高分子ゲルが、前記飽和濃度以上になる濃度であることが好ましい。
【００９４】
このような特性を有するために必要な高分子ゲルに含有させる顔料および光散乱材の濃度は、一般に３質量％〜９５質量％の範囲が好ましく、より好ましくは５質量〜８０質量％の範囲である。顔料および光散乱材の濃度が３質量％以上であれば、飽和吸収濃度以上（あるいは飽和光散乱濃度以上）とすることができ、高分子ゲルの体積変化による調光特性を十分なものとすることができる。一方、顔料および光散乱材の濃度が９５質量％以下であれば、高分子ゲルの刺激応答速度や体積変化量を十分なものとすることができる。
【００９５】
一方、高分子ゲル中に含有させる染料の好ましい濃度は、３質量％から５０質量％の範囲であり、特に好ましくは５質量％から３０質量％の範囲である。染料濃度としては、顔料と同様に、少なくとも高分子ゲルの乾燥あるいは収縮状態において飽和吸収濃度以上であることが望ましい。また、染料を高分子ゲルに固定化するためには、不飽和二重結合基などの重合可能な官能基を有する構造の染料や、高分子ゲルと反応可能ないわゆる反応性染料などが好ましく使用される。
【００９６】
このような顔料や染料などの色材および光散乱材などの調光用材料を含む高分子ゲルは、架橋前の高分子に該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組成物に該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。重合時において調光用材料を添加する場合には、前記したように重合性基や不対電子（ラジカル）をもつ調光用材料を使用し、高分子ゲルに化学結合させることも好ましく実施される。
【００９７】
また、調光用材料は高分子ゲル中に極力均一に分散されていることが望ましい。特に、架橋前の高分子への分散や、高分子前駆体モノマー組成物への添加に際して、機械的混練法、攪拌法やあるいは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。
【００９８】
本発明で使用可能な高分子ゲルの形状としては、特に限定されるものではないが、応答速度や加工の容易性などの観点からは、粒子状であることが好ましい。また変形による調光作用の増大効果を効率よく発現するためには、ほぼ真球に近い形状であることがより好ましい。粒子状の高分子ゲルの具体的な形状としては、球体、楕円体、紡錘体、立方体、多面体、多孔質体、繊維状、星状、針状、中空状などが挙げられるが、その他不定形のものであってもよい。粒子状の高分子ゲルの好ましい大きさは、体積平均粒子径で１μｍ〜１ｍｍの範囲、より好ましくは２μｍ〜０．５ｍｍの範囲である。体積平均粒子径が１μｍ以上であれば、粒子の扱いが容易であり、さらに優れた光学特性を得ることが可能となる。一方、体積平均粒子径が１ｍｍ以下であれば、粒状感を減少させることができ、体積変化に要する応答時間を短くすることができる。
【００９９】
粒子状の高分子ゲルは、バルク状の高分子ゲルを物理的粉砕方法によって粉砕する方法や、架橋前の高分子を物理的粉砕方法や化学的粉砕方法によって粒子化した後に架橋して高分子ゲルとする方法、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など、一般的な方法によって作製することができる。
【０１００】
本発明に用いられる高分子ゲルを形成するために適用される架橋剤としては、例えば分子内に重合性不飽和基、反応性官能基などを２個以上有する化合物を挙げることができる。
上記重合性不飽和基を２個以上有する化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリンなどのポリオール類のジまたはトリ（メタ）アクリル酸エステル類、前記ポリオール類とマレイン酸、フマル酸などの不飽和酸類とを反応させて得られる不飽和ポリエステル類、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどのビス（メタ）アクリルアミド類、トリレジンイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルとを反応させて得られるジ（メタ）アクリル酸カルバミン酸エステル類、アリル化澱粉、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、その他のテトラアリロキシエタン、ペンタンエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメチルエーテルなどの多価アリル系を挙げることができる。これらの中でも本発明には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（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、  Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどが好ましく使用される。
【０１０１】
反応性官能基を２個以上有する化合物としては、ジグリシジルエーテル化合物、ハロエポキシ化合物、ジおよびトリイソシアネート化合物などを挙げることができる。ジグリシジルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリグリセリンジグリシジルエーテルなどを挙げることができる。その他、ハロエポキシ化合物の具体例としては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、β−メチルエピクロロヒドリンなどを挙げることができる。また、ジイソシアネート化合物の具体例としては、２，４−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどを挙げることができる。これらの中でも本発明には、特にエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが好ましく使用される。
【０１０２】
これらのうち特に好ましいのはＮ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドである。架橋剤の使用量は、前記モノマーの仕込み量に対して一般に０．００１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜５質量％である。
【０１０３】
本発明で用いられる重合開始剤は、モノマー溶液に溶解し得るものであればよい。具体的には、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素、ｔ−ブチルハイドロパーオキシドやクメンハイドロパーオキシド等のパーオキシド類、アゾイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩等のアゾ化合物などが用いられる。これらの重合開始剤の中でも、特に、過硫酸塩、ハイドロパーオキシド類等の様な酸化性を示す開始剤は、例えば亜硫酸水素ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸、第一鉄塩等の様な還元性物質、あるいはＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン類との組合せによるレドックス開始剤としても用いることができる。
これらの開始剤の使用量は、一般には主モノマーに対して０．０００１〜１０質量％、好ましくは０．００１〜５質量％である。
なおその他、高分子に電子線やガンマ線などの放射線を照射する、加熱するなどの一般的な方法により高分子ゲルを作製することもできる。
【０１０４】
また、高分子ゲルの刺激応答による体積変化速度をより高速にするために、高分子ゲルの従来技術と同様に材料を多孔質化して液体の出入り易さを向上させることも好ましい。一般的には膨潤した高分子ゲルを凍結乾燥する方法等で多孔質化することができる。
【０１０５】
本発明の調光組成物に用いられる吸脱液体としては、特に制限はないが、好ましくは水；電解質水溶液；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸エチルなどのエステル類；ジメチルエーテル、メチルエチルエーテルなどのエーテル類；その他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、キシレン、トルエンなどの芳香族系有機溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族系有機溶媒、シクロヘキサンなどの脂環式有機溶媒、およびそれらの混合物が挙げられる。また、該液体には必要に応じて各種高分子、酸、アルカリ、塩、界面活性剤、分散安定剤、あるいは酸化防止や紫外線吸収などを目的とする安定剤、ならびに防腐剤などを添加しても構わない。
【０１０６】
なお、本発明の調光組成物においては、前記高分子ゲルと上記吸脱液体との好ましい混合比の範囲は、質量比で１：２０００〜１：１（高分子ゲル：吸脱液体）であり、特に好ましくは１：５００〜１：５である。
【実施例】
【０１０７】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［調光ゲル粒子（高分子ゲル粒子）の調製］
５００ｍｌのセパラブルフラスコ内で、アクリルアミド１２質量部、色材として黒色顔料分散液（大成化工社製カーボンブラック分散液ＴＢＫ−ＢＣ３：固形分１５．１質量％含有）３４．０６質量部、架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド０．０４８質量部、蒸留水１９．０８質量部を混合し十分に窒素置換した後、過硫酸アンモニウム０．４１質量部を添加し十分に攪拌混合した。次に、界面活性剤としてＳＯ−１５Ｒ（ニッコーケミカルズ社製）を９．００質量部含有する２３４質量部の十分に窒素置換されたシクロヘキサン溶液を注入した。この混合液を１５℃、１２００ｒｐｍで３０分間攪拌し懸濁した後、テトラメチルエチレンジアミン１．６８質量部を添加し、３００ｒｐｍで３時間攪拌保持することで重合反応を行い、ほぼ球形の粒子状の黒色アクリルアミドゲルを得た。得られた粒子は、蒸留水で十分に洗浄した後、水分散液として回収した。
【０１０８】
次に、アクリル酸３質量部、メチレンビスアクリルアミド０．００６質量部、蒸留水４９．６３質量部、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩０．０１２質量部の混合溶液を調製した。その後、この溶液に、先に得られた黒色アクリルアミドゲル粒子の水分散液（固形分３質量％）３３．３３質量部を添加し十分に混合および窒素置換した後、６０℃の水浴に浸し３時間保持することで重合反応を行い、粒子状の黒色調光ゲル粒子を得た。得られた調光ゲル粒子は蒸留水で十分に洗浄した。このとき、得られた調光ゲル粒子の体積平均粒子径は、蒸留水中で２０℃において約２０μｍであった。
また、この調光ゲル粒子を光学顕微鏡で観察した結果、蒸留水中で５０℃では体積平均粒子径が約４６μｍであり、５０℃においては体積が２０℃と比較して約１２倍に膨張していた。このように、得られた調光ゲル粒子は、温度に依存して体積が変化する感熱応答性を有することを確認した。なお、相転移点は３０〜４０℃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、低温では収縮する特性を有することが確認された。
【０１０９】
＜実施例１＞
調光ゲル粒子を用いて、以下に示す方法により光学素子を作製した。
最初に、透明基板として厚さ３ｍｍの青板ガラス（旭硝子社製）を使用し、アセトン、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液で表面洗浄を行った。一方、エタノール９５％水溶液とγ−アミノプロピルトリエトキシシランを混合して、γ−アミノプロピルトリエトキシシランが２５質量％含まれる固定処理溶液を調製した。次に、洗浄した基板を固定処理溶液中に１分間浸漬して取り出し、１１０℃で２時間乾燥させることで、基板表面全面に固定処理剤が表面処理されている基板を得た。
この基板を、調光ゲル粒子が分散（固形分は約１質量％）された０．２質量％のポリアクリル酸（平均分子量２５０００）水溶液中に浸し、７０℃で１時間放置し粒子を固定した。その後、基板を蒸留水で洗浄することで基板上に結合していない調光ゲル粒子を取り除いた。基板上を光学顕微鏡で観察すると、調光ゲル粒子がほぼ均一に固定されていた。この基板は５０℃加熱状態（発色状態）において、ＰＣを用いた画像処理を行った結果、基板の面積率が約７４％であった。
次に、上記と同様に処理を行い、基板の面積率が約７４％となるように調光ゲル粒子を固定した基板をもう１枚準備し、スペーサとしてアクリル樹脂製の直径約１００μｍの球（積水ファインケミカル社製ミクロパールＳＰ）を基板間隔が保持できるよう適当量（約０．５個／ｃｍ2）配置し、基板の一部を膨潤液注入口として残す以外は全てアクリル系紫外線硬化型樹脂（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ  ＦＡＤ−Ｒ３８１Ｉ）により封止した。このときの基板間の距離は、１００μｍであった。
次に、減圧注入法により膨潤液として０．２質量％のポリアクリル酸（平均分子量２５０００）水溶液を内部に注入した後、注入口をアクリル系紫外線硬化型樹脂（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ  ＦＡＤ−Ｒ３８１Ｉ）により封止して光学素子を得た。
【０１１０】
この光学素子は、２０℃において内部の調光ゲル粒子が収縮しておりほぼ透明な状態であった。
次に、この光学素子を５０℃に加熱したところ、内部の調光ゲル粒子が膨潤し黒色を呈した。加熱膨潤状態での素子の面積率は、ＰＣを用いて画像解析した結果、約９２％であった。そして、この光学素子を目視観察したところ、非常に粒状感の少ない良好な状態であった。
その後、再び２０℃に戻したところ、調光ゲル粒子が収縮し、光学素子は透明な状態に戻った。
このような温度変化による光学素子の透過率変化（すなわち調光ゲル粒子の膨潤収縮挙動）は、可逆的に繰り返し１００００回以上行うことができることを確認した。
さらに、スガ試験機製のサンシャインウエザメータ（ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ型）を使用し、ブラックパネル温度６３℃の条件下で１０００時間の耐候性試験を行った。その結果、調光ゲル粒子の変性や褪色がなく、光学素子の調光特性の劣化も確認されなかった。
【０１１１】
＜実施例２＞
調光ゲル粒子を用いて、以下に示す方法により光学素子を作製した。
最初に、透明基板として厚さ３ｍｍの青板ガラス（旭硝子社製）を使用し、アセトン、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液で表面洗浄を行った。次に、基板表面全面にフォトレジストをコートした。その後、２０μｍ四方の正方形が縦横それぞれ５０μｍ間隔で配置されたフォトマスクを介して紫外線露光を行った後、現像処理して高分子ゲルを固定する部分の基板表面を露出させた。その後、トルエンにγ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシランを攪拌下に加え２５％に調整した溶液を塗布し、常温で３０分反応させた。その後、余分な溶液を除去して１１０℃で１時間乾燥処理を行った後、エッチング処理によりフォトレジストを全て除去し、部分的に固定化剤で表面処理された基板を作成した。
この基板を、調光ゲル粒子が分散（固形分は約１質量％）された０．２質量％のポリアクリル酸（平均分子量２５０００）水溶液中に浸し、７０℃で１時間放置し粒子を固定した。その後、基板を蒸留水で洗浄することで基板上に結合していない調光ゲル粒子を取り除いた。基板上を光学顕微鏡で観察すると、調光ゲル粒子がほぼ均一に固定されていた。この基板は５０℃加熱状態（発色状態）において、ＰＣを用いた画像処理を行った結果、基板の面積率が約６６％であった。
その後、実施例１と同様な処理により、パターン状の調光ゲル粒子が固定された光学素子を作製した。このときの基板間の距離は、１００μｍであった。
【０１１２】
この光学素子は、２０℃において内部の調光ゲル粒子が収縮しておりほぼ透明な状態であった。
次に、この光学素子を５０℃に加熱したところ、内部の調光ゲル粒子が膨潤し黒色を呈した。この時、加熱膨潤状態での素子の面積率を、ＰＣを用いて画像解析した結果、約８７％であった。そして、この光学素子を目視観察したところ、非常に粒状感の少ない良好な状態であった。
その後、再び２０℃に戻したところ、調光ゲル粒子が収縮し、光学素子は透明な状態に戻った。
このような温度変化による光学素子の透過率変化（すなわち調光ゲル粒子の膨潤収縮挙動）は、可逆的に繰り返し１００００回以上行うことができることを確認した。
さらに、スガ試験機製のサンシャインウエザメータ（ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ型）を使用し、ブラックパネル温度６３℃の条件下で１０００時間の耐候性試験を行った。その結果、調光ゲル粒子の変性や褪色がなく、光学素子の調光特性の劣化も確認されなかった。
【０１１３】
＜実施例３＞
光学素子を作製する際に、使用したスペーサ粒子の粒子径が３００μｍであること以外は、全て実施例２と同様な方法により光学素子を作製した。このときの基板間の距離は、３００μｍであった。
得られた素子は、１枚の基板の面積率が６６％であり、光学素子としては、法線方向から観察した画像のＰＣによる解析では８７％の素子の面積率を有していた。
この光学素子を透過光で目視観察したところ、調光ガラスとして使用上差し支えないが、実施例１及び２と比べると若干の粒状感を感じるものであった。
この原因は、３００μｍのスペーサを用いた結果、２層の高分子ゲル層の距離が非常に長くなり、一の基板上の高分子ゲル層を通過する散乱光を他の基板上の高分子ゲル層で効果的に遮光できなかったことによるものであると推測される。
【０１１４】
＜比較例１＞
実施例１で作製した調光ゲル粒子固定基板（基板の面積率約７４％）を片面だけに使用し、対抗面には調光ゲル粒子が固定されていないガラス基板を使用したこと以外は、全て実施例１と同様な方法により光学素子を作製した。
得られた光学素子は、加熱（５０℃）発色状態で、素子の面積率が約７４％であり、目視観察の結果、粒状感が目立ち、違和感のあるものであった。
【０１１５】
＜比較例２＞
実施例２で作製した調光ゲル粒子固定基板（基板の面積率約６６％）を片面だけに使用し、対抗面には調光ゲル粒子が固定されていないガラス基板を使用したこと以外は、全て実施例１と同様な方法により光学素子を作製した。
得られた光学素子は、加熱（５０℃）発色状態で、素子の面積率が約６６％であり、目視観察の結果、非常に粒状感が目立ち、違和感のあるものであった。
【０１１６】
＜比較例３＞
紫外線露光を行う際に使用したフォトマスクの、２０μｍ四方の正方形の縦横配置間隔がそれぞれ６０μｍであること以外は、全て、実施例２と同様な方法により光学素子を作製した。
この光学素子に使用された基板は、５０℃における発色状態で、基板の面積率が約４６％であり、２枚重ねて光学素子とした後の５０℃における発色状態での素子の面積率は約７０％であった。
得られた光学素子を、加熱（５０℃）発色状態で目視観察したところ、非常に粒状感が目立ち、違和感のあるものであった。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の光学素子の概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】接着固定部分と非接着固定部分とが形成された基板表面の一構成例を示す模式図である。
【図３】基板の表面処理方法の一例を説明するための模式図である。
【図４】粒状感に対する官能評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１８】
１          光学素子
２、４      基板
６          高分子ゲル
８          吸脱液体
１０、１２  刺激付与部材
１４        スペーサ
１６        封止材
１８        接着固定部分
２０        非接着固定部分
２２        フォトレジスト
２４        マスク
【図１】
2005062749.tif 000002
【図２】
2005062749.tif 000003
【図３】
2005062749.tif 000004
【図４】
2005062749.tif 000005