JP4862299B2 - 多色表示用光学組成物、並びに、光学素子及びその表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、周期構造体を利用した多色表示用光学組成物に関する。また、本発明は、例えば、表示素子や調光素子に適用される光学素子及びその表示方法に関する。

近年、サブマイクロスケールの周期構造体（規則構造体）を利用した『構造色』による発色機構を用いた表示・調色システムが提案されている。現在までにシリカやポリマーの単分散微粒子を用いたコロイド結晶、ブロック共重合体のミクロドメイン構造、界面活性剤のラメラ構造等による周期構造体を利用した構造色の発色が報告されている。

例えば、周期構造を高分子ゲル中に埋め込み、Ｂｒａｇｇ反射に基づく干渉反射を利用した多色表示可能な技術が提案されている、構成としては以下の２種類が知られている。１）シリカ微粒子のコロイド結晶が親水性の高分子ゲル中に埋め込まれたもの（例えば非特許文献１〜２）、２）親水性の高分子ゲルが規則的な多孔質構造を持つもの（例えば非特許文献３）。

これらの高分子ゲルからブラッグ反射（Ｂｒａｇｇ反射）に基づき反射される光の周波数は、図４に示すようにブラッグの法則に従い、式：ｎλ＝２ｄ・ｓｉｎθであらわされる。ここで、ｎは正の整数、ｄは屈折率の周期構造の間隔、θは光の入射角である。ｄを適切に設定すれば可視光領域の光を反射することが可能となる。

一部の高分子ゲルは刺激に応答して、体積を変化させるため屈折率周期構造の繰返し周期を変化させることが可能である。この変化に伴い、ｄが変化するため反射される光の波長が連続的に変化すし、様々な波長の可視光を反射するように制御できる。温度・ｐＨ・圧力・特定の化学物質に応答する構造色を示すゲルが提案され、さらに、この原理を利用したグルコースセンサー、ｐＨセンサーや、インキ（ｐ−ｉｎｋ）のようなものが提案されている（例えば、非特許文献４〜７）。

また、特許文献１には、周期構造（コロイド結晶）と刺激付与手段からなり、刺激により周期間隔を変化させ、選択反射の波長を変化させ、色を変える技術が提案されている。

Ｊ． Ｍ． Ｗｅｉｓｓｍａｎ， Ｈ． Ｂ． Ｓｕｎｋａｒａ， Ａ． Ｓ． Ｔｓｅ ， ａｎｄ Ｓ． Ａ． Ａｓｈｅｒ， Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７４， ９５９−９６０ （１９９６）． Ｊ． Ｈ． Ｈｏｌｔｚ ａｎｄ Ｓ． Ａ． Ａｓｈｅｒ， Ｎａｔｕｒｅ ３８９， ８２９−８３２ （１９９７）． Ｙ． Ｔａｋｅｏｋａ， Ｍ． Ｗａｔａｎａｂｅ， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， ２００２， １８， ５９７７． Ｖ． Ａｌｅｘｅｅｖ， Ａ． Ｇｏｐｏｎｅｎｋｏ， Ａ． Ｓｈａｒｍａ， Ｉ．Ｋ． Ｌｅｄｎｅｖ， Ｃ． Ｗｉｌｃｏｘ， Ｄ． Ｆｉｎｅｇｏｌｄ ａｎｄ Ｓ．Ａ． Ａｓｈｅｒ， Ｊ． Ａｍ Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １２５， ３３２２ （２００３）． Ｇ． Ａ． Ｏｚｉｎ ｅｔ ａｌ． Ａｄｖ． Ｍａｔｅｒ． ２００３， １５， ５０３． Ｊ． Ｙａｍａｎａｋａ ｅｔ ａｌ．， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， ２００３， １９， ９７７． （２００３．２．１８） Ａ． Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ ｅｔ． ａｌ．， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， ２００２， １２４， １０９５０． 特開２００５−３１１７２公報

上記提案では、確かに色を変化させて多色表示が可能ではあるが、ディスプレイをはじめとする表示素子等の光学素子として利用するとなると、例えば、温度・ｐＨ・圧力・特定の化学物質に応答する高分子ゲルでは、意図せず外部刺激によりゲルの体積が変化してしまったり、また、熱刺激においてはその熱により構成部材が熱膨張や収縮をしてしまい意図した構造色を表現できないなど安定性に欠けるといった問題がある。また、刺激付与手段が複雑化してしまうといった問題もある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、簡易な構成で且つ安定して多色表示可能な多色表示用光学組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、この多色表示用光学組成物を利用した光学素子及びその表示方法を提供することも目的とする。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の多色表示用光学組成物は、
電界に応じて体積変化が生じる膨張・収縮体と、
前記膨張・収縮体中に配される周期構造体と、
を備えたことを特徴としている。

本発明の多色表示用光学組成物において、前記膨張・収縮体は、電界に応じて体積変化が生じる刺激応答性高分子ゲルであることがよい。さらに、前記刺激応答性高分子ゲルと共に、当該ゲルの内部及び／又は外部に位置する液体を備えることがよい。

本発明の多色表示用光学組成物において、前記刺激応答性高分子ゲル中には、帯電部位を有することがよい。また、前記刺激応答性高分子ゲルは、帯電剤を含むことがよい。

また、本発明の光学素子は、上記本発明の多色表示用光学組成物を備えることを特徴としている。

本発明の光学素子において、一対の電極をさらに備え、当該一対の電極間に前記多色表示用光学組成物を配することができる。

本発明の光学素子において、前記多色表示用光学組成物は、板状であることがよい。そして、前記板状の多色表示用光学組成物を複数備え、当該複数の多色表示用光学組成物をアレイ状に配することもできる。

本発明の光学素子において、前記一対の電極のうち少なくとも１方は、光透過性を有することがよい。

また、本発明の光学素子の表示方法は、上記本発明の多色表示用光学組成物を備えた光学素子の表示方法であり、
前記周期構造体が配された前記膨張・収縮体に電界を印加し、当該膨張・収縮体の体積を変化させ、前記周期構造体の光の反射波長を変化させ、前記周期構造体の構造色を変える、ことを特徴としている。

本発明によれば、簡易な構成で且つ安定して多色表示可能な多色表示用光学組成物を提供することができる。本発明は、この多色表示用光学組成物を利用した光学素子及びその表示方法を提供することができる。

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、その表示方法、及びこれに利用する多色表示用光学組成物についても説明する。

本発明の光学素子は、多色表示用光学組成物を備えている。そして、当該多色表示用光学組成物は、電界に応じて体積変化が生じる膨張・収縮体と、前記膨張・収縮体中に配される周期構造体と、で構成されている。さらに、膨張・収縮体へ電界を付与して体積変化を生じさせる電界付与手段として、一対の電極を備えることがよい。

この多色表示用組成物は、周期構造体を内部に配した膨張・収縮体へ電界が付与されると、その体積変化により屈折率周期構造の繰返し周期を変化させることが可能となる。このように、膨張・収縮体の体積変化に伴い、屈折率の周期構造の間隔が変化するため反射される光の波長が連続的に変化し、様々な波長の可視光を反射するように制御できる。このため、周期構造体の構造色が変わる（表示方法）。

そして、膨張・収縮体の体積変化を電界により制御している。この電界により膨張・収縮体の体積変化を制御することで、他の刺激応答に比べ、意図しない外部刺激によりゲルの体積変化が生じ難くなり、意図した周期構造体の構造色が表現でき、安定した素子駆動を実現できる。また、例えば、電界付与手段を一対の電極のみで構成できるので、構成の簡易化も実現できる。

さらに、電界は一様に付与できるので、素子の大面積化も実現できると共に、電界強度を制御することで、階調性よく周期構造体の構造色を変化させることもできる。

以下、本発明の実施形態を説明すると共に、各構成部材についても説明する。なお、実質的に同じ機能を有する部材には、全図面同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。

図１は、第１実施形態に係る光学素子を示す概略構成図である。本実施形態に係る光学素子は、図１に示すように、電極として透明な表示電極基板１０と背面電極基板１２とがスペーサ２６を介して電極形成面側を対向させて配置されており、当該表示電極基板１０及び背面電極基板１２の間隙内に、多色表示用光学組成物１４として、周期構造体１６、高分子ゲル１８及び液体２０が配置されている。

高分子ゲル１８は薄板状に構成している。そして、周期構造体１６は、高分子ゲル１８の層を介して複数の金属薄膜２２を積層させて構成している。このようにして、高分子ゲル１８を各金属薄膜２２間及びその周囲を覆うように形成することで、周期構造体１６を高分子ゲル１８内に配している。

内部に周期構造体１６を配した高分子ゲル１８は、背面電極基板１２上に固定化されている。そして、当該高分子ゲル１８と表示電極基板１０に介在するように、液体２０が表示電極基板１０及び背面電極基板１２の間隙に封入されている。

図２は、第２実施形態に係る光学素子を示す概略構成図である。本実施形態に係る光学素子は、周期構造体１６としてコロイド結晶構造体２４を内包した高分子ゲル１８が配設されている。これ以外は、第１実施形態と同様である。

上記いずれの形態も、図３に示すように、例えば、表示電極基板１０及び背面電極基板１２と、その間に配置された板状の多色表示用光学組成物１４からなる単位構成２８を、アレイ状に複数平面配列させることで、容易にカラー表示が行えるようになる。この場合、表示電極基板１０及び背面電極基板１２や、液体２０などは、共通化させてもよく、少なくとも、周期構造体１６が配された薄板状の高分子ゲル１８がアレイ状に平面配列されていればよい。

次に、各構成部材について詳細に説明する。なお、説明は符号を省略して述べる。

−周期構造体−
周期構造体は、光の波長程度の大きさで屈折率の異なる２つ以上の領域がサブマイクロスケール程度で周期的に並べられた周期構造を持つものであり、ある条件下において、当該周期構造によって可視光が干渉され、周期構造色特有の色を呈するものが利用できる。この周期構造体の膨張・収縮体の体積変化により、周期構造体における屈折率周期構造の繰返し周期を変化させることが可能である。この変化に伴い、屈折率の周期構造の間隔が変化するため反射される光の波長が連続的に変化し、様々な波長の可視光を反射するように制御できる。

このような周期構造体としては、特に、フォトニック結晶構造体であることがよい。フォトニック結晶構造体とは周期構造体のうちで光(電磁波)に対する応用に最適化された構造体のことを指す。

周期構造体として具体的には、コロイド結晶構造体、ミクロドメイン構造体等が挙げられる。また、周期構造体としては、薄膜を所定間隔で積層した構造体（以下、薄膜積層体と称する）も含まれる。

ここで、コロイド結晶構造体は、コロイド粒子同士の斥力を利用して充填した非最密充填型構造体、コロイド粒子を密に充填した最密充填型構造体である。コロイド粒子としては、例えば体積平均粒子径１０ｎｍ〜１０００ｎｍの粒子で、シリカ粒子、ポリマー粒子（ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、その他、酸化チタンなどの無機物粒子がある。

このようなコロイド粒子結晶構造体は、例えば、まず、乳化重合、懸濁重合、二段階鋳型重合、化学的気相反応法、電気炉加熱法、熱プラズマ法、レーザ加熱法、ガス中蒸発法、共沈法、均一沈殿法、化合物沈殿法、金属アルコキシド法、水熱合成法、ゾルゲル法、噴霧法、冷凍凍結法、硝酸塩分解法でコロイド粒子を作製し、その後、例えば重力沈降法、毛管法、電気泳動法、基板引き上げ法などにより作製することができる。

コロイド結晶構造体は厚さが１００ｎｍ〜５ｍｍ、好ましくは５００ｎｍ〜１ｍｍであることがよい。

また、ミクロドメイン構造体は、例えば、異種高分子を化学結合で繋げたブロック共重合体を利用し、当該異種高分子間の反発により、数ナノメートル〜サブマイクロメートルの周期構造を持つものである。ブロック共重合体としては、例えば、ポリ（スチレン−ｃｏ−イソプレン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−ブタジエン）ブロック共重合体ポリ（スチレン−ｃｏ−ビニルピリジン）ブロック共重合体、ポリ（スチレン−ｃｏ−エチレンプロピレン）ブロック共重合体などがあり、繰り返し単位が複数になってもかまわない。

このようなミクロドメイン構造体は、例えば流動温度以上に上昇させたのちに冷却して固化させたり、溶媒に溶解させた後に溶媒を蒸散させて固化させることで作製することができる。

ミクロドメイン構造体は、それぞれのドメインの屈折率差が０．１〜１０であって、ドメインの特長距離が１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがよい。

また、薄膜積層体は、例えば厚み５ｎｍ〜２０ｎｍの薄膜を例えば１００ｎｍ〜１０００ｎｍの所定間隔で積層した、屈折率周期構造を有する構造体である。本発明では、積層する薄膜間に膨張・収縮体を介在させることで、所定間隔で積層される。

ここで、薄膜としては、金属薄膜、誘電体薄膜等が好適に挙げられる。金属薄膜としては、金、銀、銅、アルミなどの金属および各種合金などの薄膜が好適に挙げられる。また、誘電体薄膜としては、酸化チタン、シリカなどの薄膜が挙げられる。

これらは、蒸着法、スパッタ法、塗布法など薄膜作製法により形成すことができおる。

なお、周期構造体としては、上記コロイド結晶構造体及びミクロドメイン構造体等の間隙に膨張・収縮体を充填し、コロイド結晶構造体、ミクロドメイン構造体を除去したネガ型構造体（所謂、中空構造体）も適用することもできる。また、膨張・収縮体の前駆体を充填し、膨張・収縮体を形成した後、コロイド結晶構造体及びミクロドメイン構造体を除去しても得ることができる。このような構成の場合、膨潤・収縮体は、周期構造体を中空構造として配することとなる。

−膨張・収縮体−
膨潤・収縮体は、電界に応じて体積変化することが必要で、刺激応答性高分子ゲルがその体表的なものとして好適に挙げられる。しかし、これに限られず、例えば、種々のエラストマーが使用可能である。エラストマーとしては具体的には天然ゴム、ポリブタジエンやポリイソプレンやそれらを主成分とした共重合体などのいわゆる合成ゴム、オレフィンゴム、シリコーンゴム、等が例示される。

刺激応答性高分子ゲルは、電界に応じて体積変化、即ち液体を吸収・放出して膨潤・収縮するゲル（以下、帯電性高分子ゲル）である。このような帯電性高分子ゲルとしては、イオン性高分子ゲル、帯電剤を含有するイオン性高分子ゲル及び帯電剤を含有する非イオン性高分子ゲルが挙げられる。ここで、イオン性高分子ゲルとは高分子鎖にイオン解離基を持つ高分子ゲルをいい、非イオン性高分子ゲルとは高分子鎖にイオン解離基を持たない高分子ゲルをいう。

また、帯電剤とは、それ自身が帯電している化合物であり、具体的には、有機あるいは無機のイオン性化合物を含む微粒子や、イオン性の界面活性剤、後述の調光用材料などが挙げられる。帯電剤は調光用材料として機能させてもよい。帯電剤は、高分子ゲル内に固定されている。具体的には、イオン性化合物を含む微粒子や調光用材料は、高分子ゲルを構成する高分子鎖のネットワーク中に閉じ込められる、あるいは高分子鎖上に固定されている。イオン性の界面活性剤は、高分子ゲルを構成する高分子鎖に吸着している。

以下、各高分子ゲルの好適な具体例を列挙する。なお、これら具体例の表記において、「（メタ）アクリレート」等の記述は、「アクリレート」及び「メタクリレート」等のいずれをも含む表現である。

〈１〉イオン性高分子ゲル
イオン性高分子ゲルの具体例としては、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等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等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等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等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等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等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。

これらのイオン性高分子ゲルは、架橋剤の添加、あるいは高分子に電子線、γ線などの放射線を照射する、加熱する、さらには過酸化物を添加することによって三次元架橋することで作製することができる。

〈２〉帯電剤を含有するイオン性高分子ゲル
帯電剤を含有させたイオン性高分子ゲルとしては、前記〈１〉において、イオン性高分子ゲルの具体例として記載したものと同様なイオン性高分子ゲルが挙げられる。一方、前記イオン性高分子ゲル中に含有させる帯電剤としては、各種両親媒性（高）分子、ニグロシン系化合物、アルコキシ化アミン類、第四級アンモニウム塩、アルキルアミド、リン及びタングステンの単体及び化合物、モリブデンキレート顔料、シリカ、ホウ素類、ハロゲン化合物、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸の金属錯塩、塩素化ポリオレフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰のポリエステル、ポリスチレン微粒子、ポリオレフィン微粒子、銅フタロシアニンのスルホニルアミン、オイルブラック、ナフテン酸金属塩、脂肪酸金属塩、樹脂酸石けんなどが挙げられる。

イオン性高分子ゲル中に含有させる帯電剤の添加量は、２〜７０質量％の範囲が好ましい。また、帯電剤が後で述べる調光用材料であっても構わない。

〈３〉帯電剤を含有する非イオン性高分子ゲル
帯電剤を含有する非イオン性高分子ゲルとしては、下記に列挙するモノマー群から選択される１種以上のモノマーからなる単独重合体の架橋体や２種以上のモノマーからなる共重合体の架橋体が好適に挙げられる。

−モノマー群−
（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸ジアルキルアミノアルキルエステル、（メタ）アクリルアミド、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、Ｎ−ジアルキル置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルアミン、アリルアミン、スチレン、ビニルカルバゾール、ビニルピロリドン、スチレン、スチレン誘導体、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、メチレンビスアクリルアミド、イソプレン、ブタジエン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート。

非イオン性高分子ゲルとしては、前記モノマー群からなる（共）重合体の架橋体の他にも、ポリエステル系高分子の架橋体、ポリビニルアセタール誘導体の架橋体、ポリウレタン系高分子の架橋体、ポリウレア系高分子の架橋体、ポリエーテル系高分子の架橋体、ポリアミド系高分子の架橋体、ポリカーボネート系高分子の架橋体などが好ましく使用できる。

非イオン性高分子ゲルは、架橋剤の添加、あるいは高分子に電子線、γ線などの放射線を照射する、加熱する、さらには過酸化物を添加することによって三次元架橋することで作製することができる。

一方、非イオン性高分子ゲル中に含有させる帯電剤としては、前記〈２〉において、イオン性高分子ゲルに含有させる帯電剤と同様のものが挙げられる。

また、非イオン性高分子ゲル中に含有させる帯電剤の添加量は、２〜７０質量％の範囲が好ましい。また、帯電剤が後で述べる調光用材料であっても構わない。このとき非イオン性高分子ゲル中に含有させる調光用材料の好ましい濃度は、２〜７０質量％の範囲であり、特に好ましくは５〜５０質量％の範囲である。

更に、非イオン性高分子ゲルの電界に対する応答性を向上させるために、調光用材料以外の帯電剤を、別途非イオン性高分子ゲル中に含有させても構わない。

なお、上述のように、電界に応じて体積変化するためには、帯電性高分子ゲルには、帯電剤などの帯電部位を有する必要があるが、高分子ゲル内部に配設する周期構造体が帯電性を持つ場合、これが帯電部位として機能させることもできる。このような場合、帯電剤を別途含ませる必要はないし、高分子ゲル自体に帯電部位を持たせる必要もない。

以上説明した帯電性高分子ゲルの電界の付与による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が５以上、特に１０以上のものが好ましい。

また、帯電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。

さらに、帯電性高分子ゲルの形態は特に限定されないが、板状であることがよい。

また、帯電性高分子ゲルには、周期構造体の構造色の調色や所定の色変化を発現させるために調光用材料を高分子ゲルに添加してもよい。

添加する調光用材料としては、染料、顔料や光散乱材などが挙げられる。また、調光用材料は帯電性高分子ゲルに物理的あるいは化学的に固定化されることが好ましい。

染料としては、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好ましい。具体的には、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；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。これらの染料は、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。

また、染料を帯電性高分子ゲルに固定化するために、不飽和二重結合基などの重合可能な基を有した構造の染料や、前記帯電性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。

一方、帯電性高分子ゲル中に含有させる染料の好ましい濃度は、０．００１〜５０質量％の範囲であり、特に好ましくは０．０５〜３０質量％の範囲である。

顔料及び光散乱材の好適な例としては、黒色顔料であるブロンズ粉、チタンブラック、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）；白色顔料である酸化チタン、シリカなどの金属酸化物；炭酸カルシウムや金属紛などの光散乱材；やカラー顔料であるフタロシアニン系のシアン顔料、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の他、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顔料や光散乱材を挙げることができる。

例えば、イエロー系顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、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。

また、マゼンタ系顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、レーキ顔料、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。

シアン系顔料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、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。

また、使用する顔料や光散乱材の粒径は、１次粒子の平均粒径で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。これは粒径が０．０１μｍ未満であると、顔料や光散乱材が帯電性高分子ゲルから流出してしまう場合があり、また、０．５μｍを超えると、発色特性が悪くなる場合があるためである。

前記したように顔料や光散乱材は帯電性高分子ゲル中に含有され、帯電性高分子ゲルから流出しないことが望まれる。顔料や光散乱材を帯電性高分子ゲルから流出させない方法としては、帯電性高分子ゲルの架橋密度を最適化して顔料や光散乱材を高分子網目中に物理的に閉じ込める方法、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や光散乱材を用いる方法、表面を化学修飾した顔料や光散乱材を用いる方法等が好ましく挙げられる。例えば、表面を化学修飾した顔料や光散乱材としては、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。

このような調光用材料を含む帯電性高分子ゲルは、架橋前の高分子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。重合時において顔料や光散乱材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）をもつ顔料や光散乱材を使用し、高分子ゲルに化学結合することも好ましく実施される。

また、前記調光用材料は帯電性高分子ゲル中に極力均一に分散されていることが好ましい。特に、高分子への分散に際して、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。

これらの調光用材料として、分子内に酸基、水酸基、アミノ基、チオール基、ハロゲン、ニトロ基、カルボニル基などの極性基を有し、高分子ゲル内において調光用材料濃度が高い場合に凝集体を形成しやすい特性のものも好ましく使用することができる。このような調光用材料の例としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基を有するフタロシアニン系顔料、アゾ系顔料等を挙げることができる。さらに、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、帯電性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。

−液体−
液体としては、水あるいは有機溶媒を使用することができる。具体的には、水、アルコール、ケトン、エステル、アミド、カーボネート、ニトリル、エーテル等の極性基を有する芳香族系有機溶剤、脂肪族系有機溶剤やそれらの混合物が使用できる。なお、液体には、酸、アルカリ、塩、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、防腐剤などを添加することができる。さらに、種々の顔料、白色顔料、染料などの色素を添加することもできる。

液体としては、導電性液体、絶縁性液体のいずれも使用することができるが、電極反応による気泡の発生を抑制する観点からはやはり絶縁性液体であることが好ましい。これにより、光学素子の耐久性を向上させることができる。

この絶縁性液体の体積抵抗率としては、１０³Ωｃｍ以上であることが好ましく、その上限は１０¹²以下である。体積抵抗率としてより好ましくは１０⁷〜１０⁹Ωｃｍである。このような体積抵抗値とすることで、より効果的に、電極反応に起因する液体の電気分解による気泡の発生が抑制され、通電毎に調光特性が損なわれることがなく、優れた繰り返し安定性を付与することができる。このような観点からも、液体として体積抵抗値が１０³Ωｃｍ以上である絶縁性液体を用いることが特に好適である。ここで、体積抵抗率は、ＪＩＳ規格Ｃ６４８１に基づき求めた値である。

なお、液体には、酸、アルカリ、塩、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、防腐剤などを添加することができるが、上記で示した特定の体積抵抗値の範囲となるように添加することが好ましい。

液体として具体的には、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、デカン、ヘキサデカン、ケロセン、パラフィン、イソパラフィン、シリコーンオイル、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、高純度石油、エチレングリコール、アルコール類、エーテル類、エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン、Ｎ−メチルホルムアミド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ベンジン、ジイソプロピルナフタレン、オリーブ油、イソプロパノール、トリクロロトリフルオロエタン、テトラクロロエタン、ジブロモテトラフルオロエタンなどや、それらの混合物が好適に使用できる。また、前記に示した体積抵抗率の範囲となるよう不純物を除去することで、水（所謂、純水）も好適に使用することができる。

ここで、帯電性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）の範囲とすることが好ましく、１／１０００〜１／２（の範囲とすることがより好ましい。前記帯電性高分子ゲルと液体との混合比が１／２０００を超えると、組成物の機械的強度などの物性が低下する場合があり、１／１未満になると、刺激応答による体積変化の応答速度が低下する場合がある

また、帯電性高分子ゲル（調光用材料を含む帯電性高分子ゲル）と液体との屈折率の差が０．０１以下であることが好ましい。この場合、粒子界面での光散乱性が低減し、色純度を向上できることから好ましい。このような屈折差が低いもの同士を組み合わせて用いることで、着色された帯電性高分子ゲル粒子を用いた場合に、発色時においても入射される光が散乱されず、透過することから、透過型の光学素子に好ましく利用することができる。

−電極基板−
電極基板としての表示電極基板及び背面電極基板は、通常、電極を基板上に形成することによって作製される。基板としては、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、例えば、光透過率５０％以上の光透過性を有する基板が好ましく用いられる。

ここで、光透過率は、次のようにして測定される値である。分光光度計（日立製作所製：Ｕ−４０００）を用いて透過率を測定し、４００〜７００ｎｍにおける透過率の平均値を用いた。なお、以下、同様である。

表示電極基板及び背面電極基板の厚みや大きさは所望の光学素子（表示素子）によって様々なものが利用でき、特に限定はないが、厚みの好ましい範囲は１０μｍから２０ｎｍである。表示電極基板及び背面電極基板ともに透明電極とした場合には透過型の表示素子としても利用することができる。

また、光学素子（表示素子）の用途に応じて、表示電極基板及び背面電極基板には、配線、薄膜トランジスタ、金属・絶縁層・金属構造を持つダイオード、バリアブルコンデンサ、強誘電体等の駆動用スイッチング素子を形成しても構わない。一般に表示用途として画像表示する場合は、パターン化された電極を持つ構成において、所望のパターンに通電し、パターン上の帯電性高分子ゲルを体積変化させることにより実現できる。さらにカラー表示を行う場合も、複数の異なる色の帯電性高分子ゲルを各パターン上に固定化し、種々のパターンに選択的に通電することによって実現可能である。

一方、電極としては、酸化錫−酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛などに代表される金属酸化物層が形成されたものが好ましく用いられる。少なくとも５０％以上の光透過率を有する透明電極が好ましく用いられる。また、反射型光学素子用途の場合、目視方向から見て遠い方の電極基板上に設けられる電極としては、酸化錫−酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛などに代表される金属酸化物層の他に、導電性高分子や、カーボン、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、プラチナなどに代表される金属層を用いることができる。

−スペーサ−
スペーサは絶縁性の材料で形成され、具体的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化樹脂、光硬化樹脂、ゴム等で形成することができる。スペーサも、例えば光透過率５０％以上の光透過性を有することが好ましい。また、スペーサは少なくとも一方の電極基板に接着されていることが好ましい。

なお、本発明の光学素子には、様々な層を形成してもかまわない。例えば、光学素子の保護を目的とした保護層、防汚染層、紫外線吸収層、帯電防止層、光反射層、カラーフィルター等の着色層等が挙げられる。

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
まず、帯電部位を持ったポリスチレン粒子水分散液（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ製 体積平均粒子径２００ｎｍ、濃度２．６重量％） ５ｍｌ中にイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ製 ＡＧ５０１−Ｘ８） ３００ｍｇ、アクリルアミド ２５０ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド １０ｍｇ、及びジエトキシアセトフェノン ８０ｍｇを加え、３日間静置しコロイド結晶を形成した。減圧下で溶液中の酸素を除いた。２枚の石英基板（５０×５０ｍｍ四方）を直径５０μｍのポリスチレンビーズで厚みを維持し、この石英基板間に先に用意した溶液を注入した。石英基板を通して紫外線（高圧水銀灯，照度５０ｍＷ／ｃｍ²，６０ｓｅｃ）を照射しポリマーを重合し、ポリスチレン粒子を含有した組成物Ａ（高分子ゲル）を得た。

この組成物Ａを石英基板からはがし、５ｍｍ角に切断したものをＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ａを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＦを注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

ＩＴＯに５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ａの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ａの色が青色から赤色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例２）
実施例１と同様に組成物Ａを作製し、５ｍｍ角に切断したものをＤＭＳＯ（Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホキシド）中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ａを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＳＯを注入し、光学素子を作製した。

ＩＴＯに５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ａの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ａの色が青色から赤色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例３）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
シリカ微粒子（日本触媒製、商品名シーホスター ＫＥ−Ｗ１０、体積平均粒子径２５０ｎｍ） ５ｍｌ中にイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ製 ＡＧ５０１−Ｘ８） ３００ｍｇ、アクリルアミド ２５０ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド １０ｍｇ、及びジエトキシアセトフェノン ８０ｍｇを加え、３日間静置しコロイド結晶を形成した。減圧下で溶液中の酸素を除いた。２枚の石英基板（５０×５０ｍｍ四方）を直径５０μｍのポリスチレンビーズで厚みを維持し、この石英基板間に先に用意した溶液を注入した。石英基板を通して紫外線（高圧水銀灯，照度５０ｍＷ／ｃｍ²，６０ｓｅｃ）を照射しポリマーを重合し、シリカ粒子を含有した組成物Ｂ（高分子ゲル）を得た。

この組成物Ｂを石英基板からはがし、５ｍｍ角に切断したものをＤＭＦ中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｂを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＦを注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

ＩＴＯに５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｂの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ａの色が青色から赤色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例４）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
シリカ微粒子（日本触媒製、商品名シーホスター ＫＥ−Ｗ１０ 体積平均平均粒子径２５０ｎｍ）約２ｍｌをスライドガラス（松浪硝子工業製 ７６×２６×１ｍｍ）に滴下し、１００℃の恒温層中で水を蒸発させ、コロイド結晶を形成した。これをスライド硝子と同じ大きさの凹部（深さ２ｍｍ）を有するフッ化樹脂製セルに入れ、アクリルアミド ０．９Ｍ、アクリル酸トリエチルアミン塩 ０．６Ｍ（帯電部位）、メチレンビスアクリルアミド １５０ｍＭ、及び過硫酸アンモニウム １０ｍＭを含んだモノマー水溶液を流し込み、もう一枚のスライドガラスを重ねふたをした。

これを６０℃の恒温相中で２４時間重合した。重合後の組成物が挟まれたガラスプレートを４℃の３％フッ化水素溶液に１週間浸漬し、内部のシリカ微粒子を溶解した。シリカ微粒子を溶解した組成物をさらにＮＭＦ中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｃを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＮＭＦ（Ｎ−メチルホルムアミド）を注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

ＩＴＯに５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｃの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ｃの色が青色から赤色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例５）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
実施例１と同様の手法で作製した組成物Ａを５ｍｍ角に切断し、アクリルアミド ０．９Ｍ、アクリル酸トリエチルアミン塩 ０．６Ｍ（帯電部位）、メチレンビスアクリルアミド １５０ｍＭ、及び過硫酸アンモニウム １０ｍＭを含んだモノマー水溶液（５０ ｍＬ）中に１時間浸漬し、各成分を浸透させた。組成物を取り出し、ガラス板間に挟んで６０℃で６時間重合し、組成物Ｄとした。組成物ＤをＤＭＦ中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｄを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＦを注入し、光学素子を作製した。

５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｄの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ｃの色が青色から赤色に変化し、さらに電圧を−１０Ｖに印加すると無色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例６）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
シリカ微粒子（日本触媒製、商品名シーホスター ＫＥ−Ｗ１０ 体積平均粒子径２５０ｎｍ） ５ｍｌ中にイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ製 ＡＧ５０１−Ｘ８） ３００ｍｇ、アクリルアミド ２５０ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド １０ｍｇ、ジエトキシアセトフェノン ８０ｍｇを加え、３日間静置しコロイド結晶を形成した。減圧下で溶液中の酸素を除いた。２枚の石英基板（５０×５０ｍｍ四方）を直径５０μｍのポリスチレンビーズで厚みを維持し、この石英基板間に先に用意した溶液を注入した。石英基板を通して紫外線（高圧水銀灯，照度５０ｍＷ／ｃｍ²，６０ｓｅｃ）を照射しポリマーを重合し、シリカ粒子を含有した組成物Ｅを得た。

この組成物Ｅを石英基板からはがし、５ｍｍ角に切断したものを蒸留水中に浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｅを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、水を注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

ＩＴＯに５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｅの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ｅの色が青色から赤色にもどり、さらに無色となった。安定した構造色の変化を呈することができるが、この変化を１０回繰り返したところ、水の電気分解によって光学素子中に気泡が発生し、光学素子としての特性が損なわれてしまった。

（実施例７）
以下のようにして、図１に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
アクリル酸ナトリウム ５００ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド １０ｍｇ、及びジエトキシアセトフェノン ８０ｍｇを蒸留水５ｍｌ中に溶かした溶液を1ｃｍ角の石英基板上にスピンコーターで塗布した。この基板に紫外線(高圧水銀灯 75mW/cm2, 30 sec)を照射してアクリル酸ナトリウムゲルを形成した。この基板のアクリル酸ナトリウムゲルを形成した側に金薄膜を蒸着によって5 nmの厚みに作製した。さらに金薄膜上に同様の手法でアクリル酸ナトリウムを形成、金薄膜形成の工程を10回繰り返し、金薄膜による周期構造体を形成した。薄膜を石英基板から剥離し、組成物Ｆとした。

組成物ＦをＤＭＦ中に１週間浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｆを１００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＦを注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

５Ｖを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｆの色が赤色から青色に変化した。また逆に−５Ｖを印加したところ組成物Ｆの色が青色から赤色に変化し、さらに電圧を−１０Ｖに印加すると無色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（実施例８）
以下のようにして、図２に示す光学素子と同様な構成の素子を作製した。
シリカ微粒子（日本触媒製、商品名シーホスター ＫＥ−Ｗ１０、体積平均粒子径２５０ｎｍ） ５ｍｌにシリコーンエラストマー前駆体溶液（ダウコーニング：Ｓｙｌｇａｒｄ１８４）１．０ｇとイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ製 ＡＧ５０１−Ｘ８） ３００ｍｇを加えて、３日間静置しコロイド結晶を形成した。この溶液を１ｃｍ角のガラス基板上に塗布し、約１００μｍの厚みの膜を形成した。さらにこの膜を８０℃、５時間加熱し、硬化した。薄膜を基板から剥離し組成物Ｇとした。

組成物ＧをＩＴＯ基板間に配置し、ＤＭＦを注入し、周囲を接着剤で封止して光学素子を作製した。

１ｋＶを印加したところ真上から見たとき、組成物Ｇの色が赤色から青色に変化した。また逆に−１ｋＶを印加したところ組成物Ｇの色が青色から赤色に変化した。この変化は１００回繰り返しても同様に観測された。

（比較例１）
ポリスチレン粒子水分散液（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ製 体積平均粒子径２００ｎｍ、濃度２．６重量％） ５ｍｌ中にイオン交換樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ製 ＡＧ５０１−Ｘ８） ３００ｍｇ、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド ２５０ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド ２．５ｍｇ、及びジエトキシアセトフェノン ８０ｍｇを加え、３日間静置しコロイド結晶を形成した。減圧下で溶液中の酸素を除いた。２枚の石英基板（５０×５０ｍｍ四方）を直径５０μｍのポリスチレンビーズで厚みを維持し、この石英基板間に先に用意した溶液を注入した。石英基板を通して紫外線（高圧水銀灯，照度５０ｍＷ／ｃｍ²，６０ｓｅｃ）を照射しポリマーを重合し、ポリスチレン粒子を含有した組成物Ｈ（高分子ゲル）を得た。

この組成物Ｈを石英基板からはがし、５ｍｍ角に切断したものを蒸留水中に浸漬し、洗浄した。洗浄した組成物Ｈを２００μｍのスペーサを配置したＩＴＯ基板間に配置し、上流水を注入し、周囲を接着剤で封止し、光学素子を作製した。

光学素子のＩＴＯ基板の平面方向に通電し、発熱させたところ、組成物Ｈの色が赤色から青色に変化し、最後には無色となった。この変化を１５回繰り返したところ、封止部分に亀裂が生じ、内部の蒸留水が漏れ出して内部が乾燥してしまい、それ以降の色変化が確認できなくなった。

以上、本実施例から、帯電部位と屈折率の周期構造を含む組成物を利用することにより、電界に対する応答性に優れた変色性能を有し、簡易な構成で且つ安定して多色表示可能であることがわかる。特に、高分子ゲルの膨潤液として絶縁性液体を適用することで、さらに繰り返し変化によっても電気分解することなく、耐久性・安定性に優れた光学素子が得られることがわかる。

第１実施形態の光学素子を示す概略構成図である。 第２実施形態の光学素子を示す概略構成図である。 光学素子の単位構成をアレイ状に複数平面的に配列させた様子を示す斜視図である。 ブラッグの法則を説明するための図である。

符号の説明

１０ 表示電極基板
１２ 背面電極基板
１４ 多色表示用光学組成物
１６ 周期構造体
１８ 高分子ゲル
２０ 液体
２２ 金属薄膜
２４ コロイド結晶構造体
２６ スペーサ

Claims (11)

1. 電界に応じて体積変化が生じる膨張・収縮体と、
   前記膨張・収縮体中に配される周期構造体と、
   を備えたことを特徴とする多色表示用光学組成物。
2. 前記膨張・収縮体は、電界に応じて体積変化が生じる刺激応答性高分子ゲルである請求項１に記載の多色表示用光学組成物。
3. 前記刺激応答性高分子ゲルと共に、当該ゲルの内部及び／又は外部に位置する液体を備えた請求項２に記載の多色表示用光学組成物。
4. 前記刺激応答性高分子ゲル中には、帯電部位を有した請求項２に記載の多色表示用光学組成物。
5. 前記刺激応答性高分子ゲルは、帯電剤を含む請求項２に記載の多色表示用光学組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の多色表示用光学組成物を備えた光学素子。
7. 一対の電極をさらに備え、当該一対の電極間に前記多色表示用光学組成物を配した請求項６に記載の光学素子。
8. 前記多色表示用光学組成物は、板状である請求項７に記載の光学素子。
9. 前記板状の多色表示用光学組成物を複数備え、当該複数の多色表示用光学組成物をアレイ状に配した請求項８に記載の光学素子。
10. 前記一対の電極のうち少なくとも１方は、光透過性を有する請求項７に記載の光学素子。
11. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の多色表示用光学組成物を備えた光学素子の表示方法であって、
    前記周期構造体が配された前記膨張・収縮体に電界を印加し、当該膨張・収縮体の体積を変化させ、前記周期構造体の光の反射波長を変化させ、前記周期構造体の構造色を変える、光学素子の表示方法。

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