CN102257411B - 圆形偏振光致变色器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供包括光致变色的线性偏振元件和圆形或椭圆形偏振所透过辐射的双折射层的光学元件。该光致变色的线性偏振元件包括基材和以下两者之一：(1)涂层，其包括在活化状态下具有至少1.5的平均吸收比的定向的、热可逆的光致变色-二色性化合物，并且适于响应于光化辐射从第一吸收状态转换为第二吸收状态，响应于热能恢复到第一吸收状态，以及在两种状态的至少一种下线性地偏振所透过的辐射；或(2)连接到基材的至少部分有序化的聚合物片材；和用聚合物片材至少部分定向并且在活化状态下具有大于2.3的平均吸收比的热可逆的光致变色-二色性化合物。

Description

圆形偏振光致变色器件及其制备方法

相关申请的交叉引用

本申请为2006年10月31日递交的美国专利申请序列号11/590,055的部分继续申请，其为美国专利号7,256,921的分案，还要求了2003年7月1日递交的美国临时申请序列号60/484,100的优先权，其各自具体引入本文供参考。

有关联邦政府资助的研究或发展的声明

不适用。

对序列表的引用

不适用。

背景技术

本文公开的各种实施方案主要涉及光学元件、安全液晶池及其制造方法。

可在户外使用的移动装置、ATM机和其它机器上的显示屏常常具有日光可视性、紫外线退化性、耐久性、工作温度范围和使用寿命的问题。日光可视性可通过许多方式改进。一种解决方案为通过增加更多冷阴极荧光灯(CCFL)背光管来有源地提高背光强度。令人遗憾地，这一方法因为电池消耗、较大的装置尺寸、热量生成、和重量原因而在大多数可移动装置中具有缺点。第二种方法为通过为LCD的光学叠加增加亮度增强膜来无源地提高背光强度。尽管避免了有源方法的大部分缺点，这一解决方案仅提高了约二分之一的亮度，其不足以解决日光可视性问题。第三种解决方案为例如通过使用抗反射涂层和膜以及圆形偏振器来使反射光减至最小。这些解决方案中的每一种可与其它结合以最优化预期效果。

圆形偏振器为普通线性偏振元件和四分波减速器的组装件。减速器的轴相对线性偏振器的轴以45度取向。随着入射光通过组装件，它转化为圆形偏振光。圆形偏振器由于其抗反射性能已经传统使用。在此类应用中，当光从镜面通过减速器反射回来时，偏振平面相对初始方向旋转90度，因此线性偏振器阻断返回的反射光。

普通的线性偏振元件，例如用于太阳镜的线性偏振透镜和线性偏振滤光镜，典型地由包含二色性材料如二色性染料的拉伸聚合物片材形成。普通的线性偏振元件为具有单个线性偏振状态的静态元件。因而，当普通线性偏振元件暴露于合适波长的无规偏振辐射或反射辐射时，透过该元件的辐射中的一定百分比将为线性偏振的。本文中所用的术语“线性偏振”是指将光波的电矢量的振动限制到一个方向或平面。

此外，普通的线性偏振元件典型地为使用着色剂(即二色性材料)着色的并且具有不响应于光化辐射而变化的吸收光谱。本文中所用的“光化辐射”是指能够引起响应的电磁辐射，例如但不限于紫外线和可见辐射。普通线性偏振元件的颜色将取决于用于形成元件的着色剂，和最通常为中性色(例如棕色或灰色)。尽管普通的线性偏振元件可用于减少反射光眩光，但因为它们的着色，它们在某些微光条件下不太适合使用。此外，因为普通的线性偏振元件仅具有单个着色的线性偏振状态，它们在储存或显示信息的能力上受到限制。

如以上所讨论，普通的线性偏振元件典型地通过使用包含二色性材料的拉伸聚合物薄膜的片材来形成。本文中所用的术语“二色性”是指能够更强烈吸收所透过的辐射的两种正交平面偏振组分之中的一种，与另一种相比。因而，尽管二色性材料能够优先吸收所透过的辐射的两种正交平面偏振组分之中的一种，如果二色性材料的分子没有合适地定位或排列，则无法实现所透过的辐射的净线性偏振。也就是说，由于二色性材料的分子的无规定位，各分子的选择性吸收将互相抵消，从而无法实现净后总体线性偏振作用。因而，通常需要通过用另一种材料定向来合适地定位或排列二色性材料的分子，以便实现净线性偏振。

定向二色性染料的分子的一种普通方法包括加热聚乙烯醇(“PVA”)的片材或层以软化PVA和然后拉伸片材以取向PVA聚合物链。其后，将二色性染料浸渍到拉伸片材中并且染料分子在聚合物链的取向时被吸收。也就是说，染料分子定向，使得染料分子的长轴通常平行于取向的聚合物链。另外地，二色性染料可首先浸渍到PVA片材中，其后片材可如上所述加热和拉伸以使PVA聚合物链和缔合了的染料取向。这允许二色性染料的分子合适地定位或排列在PVA片材的取向聚合物链内并实现净线性偏振。即，PVA片材可被制成线性偏振所透过的辐射，或换句话说，可形成线性偏振滤光镜。

与以上讨论的二色性元件相反，普通的光致变色元件，例如使用普通的热可逆的光致变色材料所形成的光致变色透镜，通常能够响应于光化辐射从第一状态，例如“透明状态”转化为第二状态，例如“有色状态”，和响应于热能恢复到第一状态。本文中所用的术语“光致变色”是指具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱。因而，普通的光致变色元件通常很适合用于微光和亮光条件中。然而，不包括线性偏振滤光镜的普通光致变色元件通常不适合于线性偏振辐射。即，普通光致变色元件在任一状态下的吸收比通常低于2。本文中所用的术语“吸收比”是指第一平面上线性偏振的辐射的吸收率与在与第一平面正交的平面上线性偏振的相同波长辐射的吸收率的比率，其中第一平面视为具有最高吸收率的平面。因此，普通的光致变色元件无法将反射光眩光减少到与普通线性偏振元件相同的程度。此外，普通的光致变色元件具有有限的储存或者显示信息的能力。

因此，有利的是提供同时适合于显示线性偏振和光致变色性能的元件和器件。此外，有利的是提供适合于显示圆形或椭圆偏振和光致变色性能，例如致力于改进显示屏的日光可视性的元件和器件。这种元件和器件还可通过包装材料和包含在包装材料内的防感光物质用来改进可视性。

公开内容的概述

本发明提供光学元件，包括：

(a)光致变色线性偏振元件，包括：

(i)基材；和

(ii)连接到基材的涂层，该涂层具有第一吸收状态和第二吸收状态并且适于响应于光化辐射从第一吸收状态转换为第二吸收状态，响应于光化辐射和/或热能恢复到第一吸收状态，以及在第一吸收状态和/或第二吸收状态下线性地偏振透过的辐射；其中涂层(ii)包括在活化态下具有至少1.5的平均吸收比的至少部分定向的、热可逆的光致变色-二色性材料；和

(b)连接到光致变色的线性偏振元件(a)的双折射层，该双折射层适于圆形或椭圆形偏振所透过的辐射。注意涂层不需要覆盖基材的整个表面；即它可为部分涂层。

在另一个实施方案中，本发明提供复合光学元件，包括：

(a)光致变色线性偏振元件，包括：

(i)至少部分有序化的聚合物片材；和

(ii)用聚合物片材至少部分定向并且在活性状态下具有至少1.5的平均吸收比的可逆光致变色-二色性材料；和

(b)连接到光致变色的线性偏振元件(a)的双折射层，该双折射层适于圆形或椭圆形偏振透过的辐射。

附图的视图简述

当与附图结合阅读时，本发明的各种实施方案将更好地得到理解，其中：

图1显示了根据本文公开的各种实施方案的涂层所获得的两个平均差示吸收光谱。

图2为根据本文公开的一个非限制性实施方案的覆盖模塑组装件的示意性的横截面视图。

实施方案的详细说明

在说明书和所附权利要求中所使用的冠词“a”、“an”和“the”包括复数指代物，除非特意地和明确地限于一个指代物。

另外，对于本说明书的目的，除非另有说明，否则表示成分的量、反应条件和在说明书中使用的其它性能或参数的所有数值被理解为在一切情况下被术语“约”修饰。因此，除非另有说明，应该理解为在下面的说明书和所附权利要求中提出的数值参数为近似值。至少，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求的范围，数值参数应当至少按照报导的有效数字的数值并采用平常的四舍五入技术来解释。

此外，尽管阐明本发明更宽范围的数值范围和参数为如以上所讨论的近似值，但在实施例部分中提出的数值尽可能准确地报导。然而，应该理解的是这种数值固有地包含由测量设备和/或测量技术引起的某些误差。

现在将描述根据本发明的各种实施方案的光学元件和器件。本文公开的各种实施方案提供包括基材和连接到基材的具有第一状态和第二状态的涂层，该涂层适于响应于光化(和/或其它)辐射从第一状态转换为第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态中的至少一种状态下线性地偏振透过的辐射。本文中所用的术语“热能”是指任何形式的热。

本文中所用的修饰术语“状态”的术语“第一”和“第二”不希望指任何特殊的顺序或时序，而是指两种不同的条件或性能。例如，尽管本文没有限制，涂层的第一状态和第二状态对于至少一种光学性能(例如但不限于可见的和/或紫外线辐射的吸收或线性偏振)而言可以不同。因而，根据本文公开的各种实施方案，涂层在第一和第二状态的每一种中可适合于具有不同的吸收光谱。例如，尽管本文没有限制，涂层在第一状态下可为透明而在第二状态下可为有颜色。另外地，涂层可适合于具有在第一状态下的第一种颜色和在第二状态下的第二种颜色。此外，如下面更详细地讨论，涂层可适合于在第一状态下不是线性地偏振(或“非偏振”)和在第二状态下线性地偏振。

本文中所用的术语“光学”是指与光和/或视觉有关。例如，根据本文公开的各种实施方案，光学元件或器件可选自眼用元件和器件、显示元件和器件、窗口、反光镜、包装材料如包括收缩包装和透明可移动的保护覆盖物的透明包装材料以及由聚合物材料如本文以下记载的任何聚合物基材制备的包装材料、和有源的和无源的液晶池元件和器件。本文所用的术语“眼用”是指与眼睛和视觉有关。眼用元件的实例包括矫正和非校正镜片，其中包括单视点或多视点透镜，它们可为分区或非分区多视点透镜(例如，但不限于双焦点透镜、三焦点透镜和渐进的透镜)，以及用于校正、保护或增强(化妆或其它)视觉的其它元件，包括但不限于隐形眼镜、眼内透镜、放大透镜、和防护透镜或面罩。本文中所用的术语“显示器”是指在文字、数值、符号、设计或图画方面的信息的看得见的或计算机可读的表示。显示元件和器件的实例包括屏幕、监视器、和安全元件，例如安全标记。本文所用的术语“窗口”是指适合于容许辐射透过的孔。窗口的实例包括汽车和飞机透明体、滤光片、快门和光学开关。本文中所用的术语“反光镜”是指镜面方式反射大部分入射光的表面。

本文中所用的术语“光敏”产品包括本领域技术人员已知的当暴露于光时表现出不良影响如变质、过早老化、活性或功能成分的失活的食品、化妆品、药物、光学器件、电子元件等。

本文中所用的术语“液晶池”是指包含能够有序化的液晶材料的结构。有源液晶池为其中液晶材料能够通过利用外力，例如电场或磁场在有序化和无序化状态之间或在优选状态之间转换的池。无源的液晶池为其中液晶材料保持有序化状态的池。有源液晶池元件或器件的一个实例为液晶显示器。

本文中所用的术语“涂层”是指衍生自流动组合物的支持膜，它可具有或可不具有均匀厚度，具体而言排除聚合物片材。本文中所用的术语“片材”是指具有一般均匀厚度和能够自支持的预先形成的薄膜。此外，本文中所用的术语“连接到”是指直接与目标接触或经由一种或多种其它结构或材料与目标间接接触，其中至少一种与目标直接接触。因而，根据本文公开的各种实施方案，具有第一状态和第二状态的涂层可以与基材的至少一部分接触，或可经由一种或多种其它结构或材料与至少一部分基材间接接触。例如，尽管本文没有限制，涂层可与一种或多种其它至少部分涂层、聚合物片材或其结合物相接触，其中至少一种与至少一部分基材直接接触。

一般而言，适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的基材包括，但不限于由有机材料、无机材料、或其组合(例如复合材料)形成的基材。下面更详细地描述本文公开的各种实施方案所使用的基材的实例。

可用于形成本文公开的基材的有机材料的具体实例包括聚合物材料，例如由在美国专利5,962,617中和在美国专利5,658,501的第15栏第28行至第16栏第17行中公开的单体和单体混合物制备的均聚物和共聚物，这两篇美国专利的公开内容被具体引入本文供参考。例如，此类聚合物材料可为热塑性或热固性聚合物材料，可为透明或光学透明的，并且可具有任何所需折射指数。此类公开的单体和聚合物的实例包括：多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，例如烯丙基二(二醇)碳酸酯如二甘醇双(烯丙基碳酸酯)，该单体以商标CR-39由PPG Industries，Inc.销售；聚脲-聚氨酯(聚脲-氨基甲酸酯)聚合物类，其例如通过聚氨酯预聚物与二胺固化剂的反应制备，以商标TRIVEX由PPG Industries，Inc.销售的一种此类聚合物的组合物；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二甘醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化酚甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；脲烷丙烯酸酯单体；聚(乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯)；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏二氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨酯；聚硫氨酯；热塑性聚碳酸酯，例如衍生自双酚A和光气的碳酸酯连接的树脂，一种此类材料以商标LEXAN销售；聚酯，例如以商标MYLAR销售的材料；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚乙烯醇缩丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，例如以商标PLEXIGLAS销售的材料，以及通过多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体，均聚或与多硫醇、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯和任选的烯属不饱和单体或卤代含芳基乙烯基单体二元或三元共聚的反应制备的聚合物。也考虑的是此类单体的共聚物和所属聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如形成嵌段共聚物或互穿网络产物。

尽管本文没有限制，但是根据本文公开的各种实施方案，基材可为眼用基材。本文中所用的术语“眼用基材”是指透镜、部分成形的透镜，和透镜毛坯。适用于形成本文公开的各种实施方案的眼用基材的有机材料的实例包括但不限于可用作眼用基材的本领域公知的聚合物，例如用于制备光学应用的光学透明铸塑品如眼用透镜的有机光学树脂。

适用于形成本文公开的各种实施方案的基材的有机材料的其它实例包括合成和天然有机材料二者，包括但不限于不透明或半透明的聚合物材料、天然和合成纤维、和纤维素材料如纸和木材。

适用于形成本文公开的各种实施方案的基材的无机材料的实例包括玻璃、矿物、陶瓷、和金属。例如，在一个实施方案中，基材可包括玻璃。在其它实施方案中，基材可具有反射面，例如抛光陶瓷基片、金属基材、或矿物基材。在其它实施方案中，反射涂层或反射层可沉积于或另外施涂于无机或有机基材的表面，以使它具有反射性或增强其反射率。

此外，根据本文公开的某些实施方案，基材可在他们的外表面上具有保护涂层，例如，但不限于耐磨涂层，例如“硬涂层”。例如，可商购的热塑性聚碳酸酯镜片基材常常在出售时具有已经施涂于其外表面的耐磨涂层，因为这些表面倾向于容易地划伤磨耗或磨损。此类透镜基材的一个实例为GENTEX^TM聚碳酸酯透镜(可从Gentex Optics获得)。因此，本文中所用的术语“基材”包括在其表面上具有保护涂层，例如但不限于耐磨涂层的基材。

更进一步，本文公开的各种实施方案的基材可为未着色的、着色的、线性偏振、圆形偏振、椭圆形偏振、光致变色、或着色光致变色的基材。本文中所用的关于基材的术语“未着色”是指基本上无着色剂添加物(例如，但不限于普通染料)并且具有不响应于光化辐射而显著变化的可见辐射的吸收光谱的基材。此外，关于基材的术语“着色”是指具有着色剂添加物(例如，但不限于普通染料)并且具有不响应于光化辐射而显著变化的可见辐射的吸收光谱的基材。

本文中所用的关于基材的术语“线性偏振”是指适合于线性偏振辐射的基材。本文中所用的关于基材的术语“圆形偏振”是指适合于圆形偏振辐射的基材。本文中所用的关于基材的术语“椭圆形偏振”是指适合于椭圆形偏振辐射的基材。本文中所用的关于基材的术语“光致变色”是指具有响应于至少光化辐射而变化的可见辐射的吸收光谱的基材。此外，本文中所用的关于基材的术语“着色-光致变色”是指包含着色剂添加物以及光致变色材料，并且具有响应于至少光化辐射而变化的可见辐射的吸收光谱的基材。因而，例如和没有限制，着色-光致变色基材可具有着色剂的第一色彩特性以及当暴露于光化辐射时着色剂和光致变色材料的组合的第二色彩特性。

如先前所讨论，普通的线性偏振元件为通过使用拉伸聚合物片材和二色性染料典型地形成。然而，这些普通的线性偏振元件一般具有单一的着色、线性偏振状态。如先前所讨论，术语“线性偏振”是指将光波的电矢量的振动限制到一个方向。此外，如先前所讨论，普通的光致变色元件由普通的光致变色化合物形成并且具有至少两种状态，例如透明状态和着色状态。如先前所讨论，术语“光致变色”是指具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱。然而，普通的光致变色元件一般不适合于线性地偏振辐射。

如以上所讨论，本文公开的各种实施方案的光学元件包括连接到基材的涂层(ii)，该涂层具有第一吸收状态和第二吸收状态，响应于光化辐射典型地从第一状态转换为第二状态，响应于光化和/或热能恢复到第一状态，并且在第一状态和/或第二状态下表现线性偏振。即，本文公开的各种实施方案的光学元件可为光致变色-二色性元件。本文中所用的术语“光致变色-二色性”是指在一定条件下同时显示光致变色和二色性(即线性地偏振)性能，这些性能至少可由仪器检测到。此外，如以下更详细地讨论，本文公开的各种实施方案的光学元件可通过使用至少一种至少部分定向的光致变色-二色性化合物而形成。

正如前面提到的那样，根据本文公开的各种实施方案，涂层可在第一状态为非偏振(即，涂层不会将光波的电矢量的振动限制到一个方向)而在第二状态下线性地偏振所透过的辐射。本文中所用的术语“所透过的辐射”是指通过目标的至少一部分的辐射。尽管本文没有限制，所透过的辐射可为紫外线辐射、可见辐射、或其组合。因而，根据本文公开的各种实施方案，涂层在第一状态下可为非偏振而在第二状态下线性地偏振所透过的紫外线辐射、所透过的可见辐射、或其组合。

根据另外的其它实施方案，涂层(ii)可具有在第一状态下的第一吸收光谱、在第二状态下的第二吸收光谱，并且在第一和第二状态下线性地偏振。

根据某些实施方案，涂层(ii)可在至少一种状态下具有至少1.5的平均吸收比。例如，涂层可在至少一种状态下具有至少1.5-50(或更大)的平均吸收比。如先前所讨论，术语“吸收比”是指在第一平面中的线性偏振辐射的吸收率和在与第一平面正交的平面中线性偏振辐射的吸收率的比率，其中第一平面视作具有最高吸收率的平面。因而，该吸收比(和如下所述的平均吸收比)为辐射的两种正交平面偏振的组分中的一种如何强烈地被目标或材料吸收的指征。

包括光致变色-二色性化合物的涂层或元件的平均吸收比可如下所述测定。例如，为了测定包括光致变色-二色性化合物的涂层的平均吸收比，将具有涂层的基材放置在光具座上并且通过光致变色-二色性化合物的活化使涂层处于线性偏振状态。通过将涂层暴露于紫外线辐射中一段时间来实现活化，该时间足以达到饱和或接近饱和状态(即，在测量进行过程中经过一段时间间隔后涂层的吸收性能基本上不改变的状态)。吸收测量为对于在与光具座垂直的平面(称为0°偏振平面或方向)上线性偏振的光以及在与光具座平行的平面(称为90°偏振平面或方向)上线性偏振的光以3秒间隔经过一段时间(典型地10-300秒)，按照以下顺序进行：0°、90°、90°、0°等。线性偏振光被涂层吸收的吸收率对于全部所试验的波长在每一时间间隔中测量，并且在相同波长范围中的未活化吸收率(即，涂层在未活化状态下的吸收率)被扣除以获得涂层在0°和90°偏振平面的每一个平面中的活性状态下的吸收光谱，从而获得处于饱和或接近饱和状态下的涂层在各个偏振平面上的平均差示吸收光谱。

例如，参考图1，显示了本文公开的一个实施方案的涂层所获得的在一个偏振平面上的平均差示吸收光谱(一般标明为10)。平均吸收光谱(一般标明为11)是对于相同涂层在正交偏振平面上所获得的平均差示吸收光谱。

以涂层所获得的平均差示吸收光谱为基准，如下获得了涂层的平均吸收比。根据以下等式计算在对应于λ_max-vis+/-5纳米(在图1中一般标明为14)的预定波长范围内的每一波长下涂层的吸收比，其中λ_max-vis为涂层在任何平面上具有最高平均吸收率的波长：

AR_λi＝Ab¹ _λi/Ab² _λi               Eq.1

其中，AR_λi为在波长λ_i下的吸收比，Ab¹ _λi为在具有较高吸收率的偏振方向(即0°或90°)上在波长λ_i下的平均吸收率，和Ab² _λi为在剩余偏振方向上在波长λ_i下的平均吸收率。如先前所讨论，“吸收比”是指在第一平面上线性偏振的辐射的吸收率对在与第一平面正交的平面上线性偏振的相同波长辐射的吸收率的比率，其中第一平面视作具有最高吸收率的平面。

然后根据以下等式，通过将在预定波长范围(即，λ_max-vis+/-5纳米)内的各吸收比平均化来计算涂层的平均吸收比(“AR”)：

AR＝(∑AR_λi)/n_i                        Eq.2

其中，AR为涂层的平均吸收比，AR_λi为在预定波长范围的各波长的各自吸收比(按照以上在Eq.1中测定)，和n_i为平均化的各吸收比的数目。测定平均吸收比的这一方法的更详细说明提供在实施例中。

正如前面提到的那样，根据本文公开的各种实施方案，涂层(ii)可包括至少部分定向的至少一种光致变色-二色性材料。如先前所讨论，术语“光致变色-二色性”是指在一定条件下同时显示光致变色和二色性(即线性地偏振)性能，这些性能至少可由仪器检测到。因此，“光致变色-二色性材料”为在一定条件下同时显示光致变色和二色性(即线性地偏振)性能的化合物，这些性能至少可由仪器检测到。因而，光致变色-二色性化合物具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱并且能够更强烈地吸收至少所透过的辐射的两种正交平面偏振组分之中的一种(与另一种相比)。另外，正如以上讨论的普通光致变色化合物一样，本文公开的光致变色-二色性化合物为热可逆的。也就是说，光致变色-二色性化合物可响应于光化辐射从第一状态转换为第二状态并响应于热能恢复到第一状态。本文中所用的术语“化合物”是指由两种或更多种元素、组分、成分或部分的联合所形成的物质，并且包括，但不限于由两种或更多种元素、组分、成分或部分的联合所形成的分子和高分子(例如聚合物和低聚物)。

例如，根据本文公开的各种实施方案，光致变色-二色性化合物可具有第一状态(具有第一吸收光谱)、第二状态(具有与第一吸收光谱不同的第二吸收光谱)，并且可响应于至少光化辐射从第一状态转换为第二状态并响应于热能恢复到第一状态。此外，光致变色-二色性化合物可在第一状态和第二状态之中的一种或两种状态下为二色性的(即，线性地偏振)。例如，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可在活化状态下线性地偏振和在漂白或褪色(即，未活化)状态下非偏振。本文中所用的术语“活化状态”是指当光致变色-二色性化合物暴露于足够的光化辐射时，会引起光致变色-二色性化合物的至少一部分从第一状态转换为第二状态。此外，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可在第一和第二状态下为二色性的。尽管本文没有限制，例如，光致变色-二色性化合物可在活化状态和漂白状态下均线性地偏振可见辐射。此外，光致变色-二色性化合物可在活化状态下线性地偏振可见辐射，并且可在漂白状态下线性地偏振紫外线辐射。

尽管不是必需的，根据本文公开的各种实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比。例如，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。根据另一个实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的1.5-50的平均吸收比。根据其它实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的4-20、或3-30、或2.5-50的平均吸收比。然而，一般而言，光致变色-二色性化合物的平均吸收比可为足够赋予器件或元件所需性能的任何平均吸收比。合适的光致变色-二色性化合物的实例在下文详细描述。

用于测定光致变色-二色性化合物的平均吸收比的池法基本上与用于测定涂层的平均吸收比的方法(如以上和实施例中所述)相同，不同之处在于不测量涂敷基材的吸收率，而是测试包含定向液晶材料和光致变色-二色性化合物的池组装体。更具体而言，池组装体包括以20微米+/-1微米的间距间隔的两个相对的玻璃基板。基板沿着两个相反的边缘密封形成池。每一玻璃基板的内表面涂覆了聚酰亚胺涂层，其表面通过摩擦至少部分有序化。光致变色-二色性化合物的定向通过将光致变色-二色性化合物和液晶介质引入池组装体中，并且让液晶介质用摩擦的聚酰亚胺表面定向来实现。一旦液晶介质和光致变色-二色性化合物定向，将池组装体放置于光具座上(它详细地描述在实施例中)并且按照先前对于涂覆基材所描述的方式测定平均吸收比，除了池组装体的未活化吸收率从活化吸收率中扣除以获得平均差示吸收光谱。

如先前所讨论，尽管二色性化合物能够优先吸收平面偏振光的两种正交组分的一种，一般需要将二色性化合物的分子合适地定位或排列以便实现净线性偏振效果。类似地，一般需要将光致变色-二色性化合物的分子合适地定位或排列以便实现净线性偏振效果。也就是说，一般需要将光致变色-二色性化合物的分子定向，以使得在活化状态下光致变色-二色性化合物的分子的长轴一般彼此平行。因此，如以上所讨论，根据本文公开的各种实施方案，光致变色-二色性化合物为至少部分定向。此外，如果光致变色-二色性化合物的活化状态对应于材料的二色性状态，则光致变色-二色性化合物可为至少部分定向，以便在活化状态下光致变色-二色性化合物的分子的长轴为定向的。本文中所用的术语“定向”是指通过与另一种材料、化合物或结构相互作用引起合适的排列或定位。

此外，尽管本文没有限制，涂层(ii)可包括多种光致变色-二色性材料。尽管本文没有限制，当两种或更多种光致变色-二色性化合物结合使用时，可选择光致变色-二色性化合物来彼此互补，以产生所需的颜色或色调。例如，本文公开的某些实施方案可使用光致变色-二色性化合物的混合物，以获得某些活化颜色，例如接近中性灰色或接近中性棕色。例如参见美国专利5,645,767的第12栏，第66行至第13栏，第19行，其公开内容具体引入本文供参考，其描述了限定中性灰色和棕色的参数。另外或此外，涂层可包括具有互补线性偏振状态的光致变色-二色性化合物的混合物。例如，可选择光致变色-二色性化合物在所需波长范围中具有互补的线性偏振状态，以生产能够偏振在所需波长范围内的光的光学元件。更进一步，可选择在相同波长下具有基本上相同偏振状态的互补性光致变色-二色性化合物的混合物，以增强或加强所达到的总体线性偏振。例如，根据一个实施方案，具有第一状态和第二状态的涂层可包括至少两种至少部分定向的光致变色-二色性化合物，其中光致变色-二色性化合物具有互补色和/或互补线性偏振状态。

如先前所讨论，本文公开的各种实施方案提供包括连接到基材的涂层的光学元件，其中该涂层适于响应于光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，并且在第一状态和第二状态中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射。此外，根据各种实施方案，涂层可包括至少部分定向的光致变色-二色性化合物。

另外，根据本文公开的各种实施方案，涂层(ii)可进一步包括可以促进涂层的加工、性能或特性中的一种或多种的至少一种添加剂。此类添加剂的实例包括染料、定向促进剂、动力学增强添加剂、光引发剂、热引发剂、聚合抑制剂、溶剂、光稳定剂(例如，但不限于紫外线吸收剂和光稳定剂，例如受阻胺光稳定剂(HALS))、热稳定剂、脱模剂、流变性能控制剂、流平剂(例如，但不限于表面活性剂)、自由基清除剂、自组装材料、胶凝剂和粘合促进剂(例如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂)。

可在本文公开的各种实施方案中存在的染料的实例包括能够为涂层赋予所需颜色或其它光学性能的有机染料。

本文中所用的术语“定向促进剂”是指可促进所添加到的材料的定向的速率和均匀性中的至少一种的添加剂。可在本文公开的各种实施方案的涂层中存在的定向促进剂的实例包括在美国专利6,338,808和美国专利公开号2002/0039627中描述的那些，其具体引入本文供参考。

可在本文公开的各种实施方案的涂层中存在的动力学增强添加剂的实例包括含环氧基的化合物、有机多元醇、和/或增塑剂。此类动力学增强添加剂的更具体实例公开在美国专利6,433,043和美国专利公开号2003/0045612中，其具体引入本文供参考。

可在本文公开的各种实施方案的涂层中存在的光引发剂的实例包括分裂型光引发剂和夺取型光引发剂。分裂型光引发剂的实例包括乙酰苯、α-氨基烷基苯基酮、苯偶姻醚、苯甲酰基肟、酰基膦氧化物和双酰基膦氧化物或此类引发剂的混合物。此类光引发剂的商品实例为可从Ciba Chemicals，Inc.商购的

4265。夺取型光引发剂的实例包括二苯甲酮、米蚩酮、噻吨酮、蒽醌、樟脑醌、荧光酮、酮基香豆素或此类引发剂的混合物。

可在本文公开的各种实施例的涂层中存在的光引发剂的另一实例为可见光光引发剂。合适的可见光光引发剂的实例在美国专利6,602,603的第12栏，第11行至第13栏，第21行中阐明，其具体引入本文供参考。

热引发剂的实例包括有机过氧化合物和偶氮二(有机腈)化合物。可用作热引发剂的有机过氧化合物的具体实例包括过氧化单碳酸酯类，例如叔丁基过氧化异丙基碳酸酯；过氧化二碳酸酯类，例如二(2-乙基己基)过氧化二碳酸酯、二(仲丁基)过氧化二碳酸酯和二异丙基过氧化二碳酸酯；二酰基过氧化物，例如2，4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化异丁酰、过氧化癸酰、过氧化月桂酰、过氧化丙酰、过氧化乙酰、过氧化苯甲酰和过氧化对氯苯甲酰；过氧化酯类，例如叔丁基过氧化特戊酸酯、叔丁基过氧化辛酸酯和叔丁基过氧化异丁酸酯；甲乙酮过氧化物、和乙酰基环己烷磺酰基过氧化物。在一个实施方案中，所用热引发剂为不使所得聚合产物脱色的那些。可用作热引发剂的偶氮二(有机腈)化合物的实例包括偶氮二(异丁腈)、偶氮二(2，4-二甲基戊腈)或其混合物。

聚合抑制剂的实例包括：硝基苯、1，3，5-三硝基苯、对苯醌、四氯苯醌、DPPH、FeCl₃、CuCl₂、氧、硫、苯胺、苯酚、氢醌、二叔丁基苯酚、1，2，3-三羟基苯和2，4，6-三甲基苯酚。

可在本文公开的各种实施方案的涂层中存在的溶剂的实例包括溶解涂层固体组分，与涂层和元件以及基材相容，和/或可确保施用涂层的外表面的均匀覆盖的那些。有潜力的溶剂包括但不限于以下：丙二醇单甲醚乙酸酯及其衍生物(作为工业溶剂

出售)、丙酮、丙酸戊酯、苯甲醚、苯、乙酸丁酯、环己烷，乙二醇的二烷基醚类，例如二甘醇二甲醚及其衍生物(作为工业溶剂出售)、二甘醇二苯甲酸酯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲氧基苯、乙酸乙酯、异丙醇、甲基环己酮、环戊酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙酸甲酯、碳酸亚丙酯、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、2-甲氧基乙基醚、3-丙二醇甲基醚、及其混合物。

自组装材料的实例包括液晶材料和/或嵌段共聚物。

流变性能控制剂为典型粉末的增稠剂，其可为无机的如硅石，有机的如微晶纤维素、羟基硬脂酸或颗粒状聚合材料。胶凝剂或凝胶剂常常为还可影响其中所加入材料的触变性的有机材料。合适的胶凝剂或凝胶剂的实例包括但不限于天然树胶、淀粉、果胶、琼脂、和明胶。胶凝剂或凝胶剂常常可基于多糖或蛋白质。

在另一个实施方案中，涂层(ii)可进一步包括至少一种常规的二色性化合物。合适的常规二色性化合物的实例包括甲亚胺、靛蓝、硫靛、部花青、茚满、喹啉并邻羧基苯乙酮酸染料、苝、酞吡呤、三苯二

嗪、吲哚并喹喔啉、咪唑并三嗪、四嗪、偶氮和(多)偶氮染料、苯醌、萘醌、蒽醌和(多)蒽醌、蒽并嘧啶酮、碘和碘酸盐。在另一个实施方案中，二色性材料可为可聚合的二色性化合物。也就是说，二色性材料可包括能够聚合的至少一种基团(即“可聚合的基团”)。例如，尽管本文没有限制，在一个实施方案中，二色性化合物可具有由至少一个可聚合的基团封端的至少一个烷氧基、多烷氧基、烷基或多烷基取代基。

更进一步，涂层(ii)可包括至少一种常规光致变色化合物。本文中所用的术语“常规光致变色化合物”包括热可逆的和非热可逆的(或光可逆的)光致变色化合物。一般，尽管本文没有限制，当两种或更多种常规光致变色材料彼此之间相结合或与光致变色-二色性化合物相结合使用时，可选择各种材料彼此互补以生产所需颜色或色调。例如，根据本文公开的某些实施方案可使用光致变色化合物的混合物，以获得某些活化颜色，例如接近中性灰色或接近中性棕色。例如，参见美国专利5,645,767的第12栏，第66行至第13栏，第19行，其公开内容具体引入本文供参考，其描述了限定中性灰色和棕色的参数。

本文公开的各种实施方案的光学元件可进一步包括至少一种可促进连接到光学元件的基材上的各种涂层中任一种的粘接、粘合或润湿的附加涂层。例如，根据一个实施方案，光学元件可包括在具有第一状态和第二状态的涂层与一部分基材之间的至少部分底涂层。此外，在本文公开的某些实施方案中，底涂层可用作阻隔涂层以防止涂层成分与元件或基材之间相互作用，反之亦然。

可在本文公开的各种实施方案相结合使用的底涂层的实例包括含有偶联剂、偶联剂的至少部分水解产物、及其混合物的涂层。本文中所用的“偶联剂”是指具有至少一个可与在至少一个表面上的基团反应、结合和/或缔合的基团。在一个实施方案中，偶联剂可在至少两个表面(可相同或不同)的界面上用作分子桥基。在另一个实施方案中，偶联剂可为单体、低聚物、预聚物和/或聚合物。此类材料包括但不限于金属有机化合物如硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝酸盐、铝酸锆，它们的水解产物及其混合物。本文中所用的短语“偶联剂的至少部分水解产物”是指偶联剂上的至少一些到全部的可水解基团发生水解。除了偶联剂和/或偶联剂的水解产物之外，底涂层可包括其它粘合性增强成分。例如，尽管本文没有限制，底涂层可进一步包括粘合性增强量的含环氧基材料。当被添加到含偶联剂的涂层组合物中时，与基本上无含环氧基的材料的含偶联剂的涂层组合物相比，粘合性增强量的含环氧基的材料可改进随后施涂的涂层的粘合性。适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的底涂层的其它实例包括在美国专利6,602,603和美国专利6,150,430中描述的那些，其具体引入本文供参考。

本文公开的各种实施方案的光学元件可进一步包括连接到至少一部分基材的至少一种附加涂层，该涂层选自常规的光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、底涂层(如以上讨论的那些)、和保护涂层如防雾涂层、氧气阻隔涂层、和紫外光吸收涂层。例如，尽管本文没有限制，附加涂层可在涂层(ii)的至少一部分上，即为外涂层；或在涂层(ii)的至少一部分下，即作为底涂层。另外或此外，涂层(ii)可连接到基材的第一表面上，而附加涂层可连接到基材的第二表面上，其中第一表面和第二表面相对。再次注意涂层不需要覆盖整个表面。

常规的光致变色涂层的实例包括含有以下详细讨论的普通光致变色化合物中的任何一种的涂层。例如，尽管本文没有限制，光致变色涂层可为光致变色聚氨酯涂层，例如在美国专利6,187,444中描述的那些；光致变色氨基塑料树脂涂层，例如在美国专利4,756,973、6,432,544和6,506,488中描述的那些；光致变色聚硅烷涂层，例如在美国专利4,556,605中描述的那些；光致变色聚(甲基)丙烯酸酯涂层，例如在美国专利6,602,603、6,150,430和6,025,026、以及WIPO出版物WO01/02449中描述的那些；聚酐光致变色涂层，例如在美国专利6,436,525中描述的那些；光致变色的聚丙烯酰胺涂层，例如在美国专利6,060,001中描述的那些；光致变色环氧树脂涂层，例如在美国专利4,756,973和6,268,055中描述的那些；和光致变色聚(脲-脲烷)涂层，例如在美国专利6,531,076中描述的那些。上述美国专利和国际出版物的说明书具体引入本文供参考。

线性偏振涂层的实例包括但不限于包括普通二色性化合物(例如，但不限于以上讨论的那些)的涂层。

本文中所用的术语“过渡涂层”是指协助在两种涂层之间产生性能梯度的涂层。例如，尽管本文没有限制，过渡涂层可协助在相对硬质涂层和相对软涂层之间产生硬度梯度。过渡涂层的实例包括辐射固化的丙烯酸酯基薄膜。

保护涂层的实例包括：包含有机基硅烷的耐磨涂层、包含辐射固化的丙烯酸酯基薄膜的耐磨涂层、以无机材料如硅石、二氧化钛和/或二氧化锆为基础的耐磨涂层、紫外光可固化类型的有机耐磨涂层、氧气阻隔涂层、UV遮蔽涂层、及其组合。例如，根据一个实施方案，保护涂层可包括辐射固化的丙烯酸酯基薄膜的第一涂层和包括有机基硅烷的第二涂层。可商购的保护涂层产品的实例包括分别可从SDC Coatings，Inc.和PPG Industries，Inc.获得的

124和HI-

涂层。

本文公开的其它实施方案提供光学元件，其包括基材，和连接到基材并且具有在活化状态下根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少部分定向的光致变色-二色性化合物。此外，根据本文公开的各种实施方案，至少部分定向的光致变色-二色性化合物的吸收比可为4-20，进一步可为3-30，更进一步可为2.5-50或更大。

如先前所讨论，术语“连接到”是指与目标直接接触或通过一种或多种其它结构(其中至少一种与目标直接接触)与目标间接接触，因而，根据上述实施方案，连接到基材上的光致变色-二色性化合物可与基材直接接触，或可与一种或多种其它结构或材料(与基材直接或间接接触)接触。例如，尽管本文没有限制，在一个实施方案中，光致变色-二色性化合物可作为与至少一部分基材直接接触的涂层或聚合物片材的一部分而存在。在另一个实施方案中，光致变色-二色性化合物可作为与一种或多种其它涂层或片材(其中至少一种与基材直接接触)直接接触的涂层或片材的一部分而存在。

根据其它实施方案，光致变色-二色性化合物可包含在与基材直接(或间接)接触的至少部分有序化液晶材料内。此外，根据这一个实施方案，光学元件可包括两种基材，并且包含光致变色-二色性化合物的至少部分有序化的液晶材料可位于两种基材之间，例如形成有源或无源的液晶池。

在另一个非限制性实施方案中，本发明包括光学元件，其为连接到为用于光敏产品的包装材料的基材上的圆形偏振器。

适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的光致变色-二色性化合物的实例包括以下所列的化合物和在美国专利7,256,921的第19栏，第26行至第22栏，第47行描述的化合物：

(1)3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶基)苯基)-13，13-二甲基茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃；

(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羟乙基)哌啶-4-基)丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；

(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基苯氨基甲酰基)哌啶-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；

(4)3-苯基-3-(4-([1，4′]双哌啶基-1′-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-([1，4′]双哌啶基-1′-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；

(5)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；和

(6)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4′-辛氧基联苯基-4-羰基氧基)哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；

一般地说，此类光致变色-二色性化合物包括：(a)至少一种选自吡喃、

嗪和俘精酸酐中的光致变色基团(PC)；和(b)至少一种连接到光致变色基团的延长剂，其中延长剂(L)由下式I(以下详细地描述)表示：

-[S₁]_c-[Q₁-[S₂]_d]_d′-[Q₂-[S₃]_e]_e′-[Q₃-[S₄]_f]_f′-S₅-P    I

本文中所用的术语“连接”是指直接键接或通过另一个基团间接键接。因而，例如，根据本文公开的各种实施方案，L可作为在PC上的取代基直接键接于PC上，或L可为在直接键接于PC上的另一个基团(例如由R¹表示的基团)的取代基(即，L间接地键接到PC上)。尽管本文没有限制，根据各种实施方案，L可连接于PC，从而在活化状态下延伸或延长了PC，使得延伸的PC(即光致变色化合物)的吸收比与单独的PC相比得到了增强。尽管本文没有限制，根据各种实施方案，可选择L在PC上的连接位置，以使得在平行于和垂直于PC的活化形式的理论过渡偶极矩的方向中的至少一个方向上L延长了PC。本文中所用的术语“理论过渡偶极矩”是指通过电磁辐射与分子的相互作用所产生的瞬时偶极偏振。例如参见IUPAC Compendium of Chemical Technology，第二版，国际纯粹与应用化学联合会(1997)。

关于以上式I，各Q₁、Q₂和Q₃在各情况下可独立地选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳基、未被取代或取代的脂环族基团、未被取代或取代的杂环基团、及其混合物，其中取代基选自：由P表示的基团(如以下阐明)、液晶基团(mesogens)、卤素、多(C₁-C₁₈烷氧基)、C₁-C₁₈烷氧基羰基、C₁-C₁₈烷基羰基、C₁-C₁₈烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、全氟代(C₁-C₁₈)烷氧基、全氟代(C₁-C₁₈)烷氧基羰基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基羰基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基氨基、二(全氟代(C₁-C₁₈)烷基)氨基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基硫基、C₁-C₁₈烷基硫基、C₁-C₁₈酰基、C₃-C₁₀环烷基、C₃-C₁₀环烷氧基、被氰基、卤素或C₁-C₁₈烷氧基单取代、或被卤素多取代的直链或支化C₁-C₁₈烷基、和由下列式的一种表示的基团：-M(T)_(t-1)和-M(OT)_(t-1)，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能化基团、有机官能化烃基、脂族烃基和芳族烃基，和t为M的化合价。本文所用的前缀“多”是指至少两个。

如以上所讨论，Q₁、Q₂和Q₃可独立地在各情况下选自二价基团，例如未被取代的或取代的芳基、未被取代或取代的杂环基团、和未被取代或取代的脂环族基团。有用的芳族基团的实例包括：苯并、萘并、菲并联苯基、四氢萘并、三联苯基、和蒽并。

本文中所用的术语“杂环基团”是指具有原子的环的化合物，其中形成环的至少一个原子不同于形成环的其它原子。此外，本文中所用的术语“杂环基团”具体地排除稠合杂环基团。从中选择出Q₁、Q₂和Q₃的合适的杂环基团的实例包括：异山梨醇、二苯并呋喃并、二苯并噻吩并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并、呋喃并、二

烯并、咔唑并、氨茴基、氮杂

(azepinyl)、苯并唑基、二氮杂

(diazepinyl)、二唑基、咪唑烷基、咪唑基、咪唑啉基、吲唑基、假吲哚基、二氢吲哚基、吲嗪基、吲哚基、吲哚嗪基、异吲哚基、异氮杂茚基、异

唑基、isooxazyl、异吡咯基、异喹啉基、异噻唑基、吗啉代、吗啉基、二唑基、

噻唑基、噻唑基、oxathiolyl、

三唑基、

唑基、哌嗪基、piperazyl、哌啶基、嘌呤基、吡喃并吡咯基、吡嗪基、吡唑烷基、吡唑啉基、吡唑基、pyrazyl、哒嗪基、pyridazyl、吡啶基、嘧啶基、嘧啶基、pyridenyl、吡咯烷基、吡咯啉基、吡咯甲酰、喹嗪基、奎宁环基、喹啉基、噻唑基、三唑基、三唑基、N-芳基哌嗪基、氮丙啶并、芳基哌啶子基、硫代吗啉基、四氢喹啉并、四氢异喹啉并、吡咯基、未被取代的、单-或二取代的C₄-C₁₈螺双环胺、和未被取代的、单-或二取代的C₄-C₁₈螺三环胺。

如以上所讨论，Q₁、Q₂和Q₃可选自单-或二取代的C₄-C₁₈螺双环胺和C₄-C₁₈螺三环胺。合适取代基的实例包括芳基、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基或苯基(C₁-C₆)烷基。单-或二取代的螺双环胺的具体实例包括：2-氮杂双环[2.2.1]庚-2-基；3-氮杂双环[3.2.1]辛-3-基；2-氮杂双环[2.2.2]辛-2-基；和6-氮杂双环[3.2.2]壬-6-基。单-或二取代的三环胺的具体实例包括：2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-苄基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-甲氧基-6-甲基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-氮杂三环[4.3.1.1(3，8)]十一烷-4-基；和7-甲基-4-氮杂三环[4.3.1.1(3，8)]十一烷-4-基。从中可以选择Q₁、Q₂和Q₃的脂环族基的实例包括但不限于环己基、环丙基、降冰片烯基、十氢萘基、金刚烷基、双环辛烷、全氢芴和立方烷基。

继续参考式I，各S₁、S₂、S₃、S₄和S₅在各情况下可独立地选自以下间隔单元：

(1)-(CH₂)_g-、-(CF₂)_h-、-Si(CH₂)_g-、-(Si[(CH₃)₂]O)_h-，其中g独立地选自1-20；h选自1-16；

(2)-N(Z)-、-C(Z)＝C(Z)-、-C(Z)＝N-、-C(Z′)-C(Z′)-或单键，其中Z在各情况下独立地选自氢、C₁-C₁₈烷基、C₃-C₁₀环烷基和芳基，和Z′在各情况下独立地选自C₁-C₁₈烷基、C₃-C₁₀环烷基和芳基；和

(3)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N＝N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直链或支化C₁-C₂₄亚烷基残基，所述C₁-C₂₄亚烷基残基为未被取代的、被氰基或卤素单取代的、或被卤素多取代的；

条件是，当两个包括杂原子的间隔单元连接在一起时，间隔单元连接时要求杂原子不直接彼此连接，以及当S₁和S₅分别连接至PC和P上时，它们在连接时要求两个杂原子不直接彼此连接。本文中所用的术语“杂原子”是指除碳或氢之外的原子。

此外，在式I中，根据各种实施方案，c、d、e和f可各自独立地选自1-20的整数，包括端值；和d′、e′和f′可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′的总和为至少1。根据其它实施方案，c、d、e和f可各自独立地选自0-20的整数，包括端值；和d′、e′和f′可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′的总和为至少2。根据另一个实施方案，c、d、e和f可各自独立地选自0-20的整数，包括端值；和d′、e′和f′可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′的总和为至少3。根据又一个实施方案，c、d、e和f可各自独立地选自0-20的整数，包括端值；和d′、e′和f′可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′的总和为至少1。

此外，在式I中，P可选自：羟基、氨基、C₂-C₁₈烯基、C₂-C₁₈炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、氢化硅烷基(silylhydride)、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸根合、硫代异氰酸根合、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧羰基氧基、环氧、羧酸、羧酸酯、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、氨基羰基、C₁-C₁₈烷基氨基羰基、氨基羰基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷氧基羰酰氧基、卤代羰基、氢、芳基、羟基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷基、C₁-C₁₈烷氧基、氨基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷基氨基、二(C₁-C₁₈)烷基氨基、C₁-C₁₈烷基(C₁-C₁₈)烷氧基、C₁-C₁₈烷氧基(C₁-C₁₈)烷氧基、硝基、多(C₁-C₁₈)烷基醚、(C₁-C₁₈)烷基(C₁-C₁₈)烷氧基(C₁-C₁₈)烷基、多亚乙基氧基、多亚丙基氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C₁-C₁₈)烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C₁-C₁₈)烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰氧基苯基、2-氯丙烯酰胺基、2-苯基丙烯酰胺羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸根合(C₁-C₁₈)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未被取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团及其混合物中的取代和未被取代的手性或非手性一价或二价基团，其中取代基独立地选自C₁-C₁₈烷基、C₁-C₁₈烷氧基、氨基、C₃-C₁₀环烷基、C₁-C₁₈烷基(C₁-C₁₈)烷氧基、氟(C₁-C₁₈)烷基、氰基、氰基(C₁-C₁₈)烷基、氰基(C₁-C₁₈)烷氧基或其混合物，或P为具有2-4个反应性基团的结构或P为未被取代或取代的开环易位聚合前体。

此外，尽管本文没有限制，当P为可聚合的基团时，可聚合的基团可为适合于参与聚合反应的任何官能团。聚合反应的实例包括描述在Hawley′s Condensed Chemical Dictionary Thirteenth Edition，1997，John Wiley Sons，第901-902页中的“polymerization”的定义中的那些，其公开内容引入本文供参考。例如，尽管本文没有限制，聚合反应包括：“加成聚合”，其中自由基为引发剂，它通过加成到单体的一侧上而同时在另一侧产生新的自由电子来与单体双键反应；“缩聚”，其中两个反应分子相结合形成更大的分子，同时消去小分子，例如水分子；和“氧化偶联聚合”。此外，可聚合的基团的实例包括羟基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、异氰酸酯、氮杂环丙烷、烯丙基碳酸酯和环氧基，例如环氧乙烷基甲基。

此外，P可选自主链或侧链液晶聚合物和液晶基团(mesogen)。本文中所用的术语液晶“基团”是指刚性棒状或圆盘状液晶分子。此外，本文中所用的术语“主链液晶聚合物”是指在聚合物的骨架(即主链)结构中具有液晶基团的聚合物。本文中所用的术语“侧链液晶聚合物”是指在侧链中具有连接于聚合物上的液晶基团的聚合物。尽管本文没有限制，一般而言，基团由限制液晶聚合物运动的两个或更多个芳族环组成。合适的棒状液晶基团的实例包括但不限于：取代的或未被取代芳族酯、取代的或未被取代的线性芳族化合物、和取代的或未被取代的三联苯类。根据另一个具体的实施方案，P可选自甾类化合物，例如但不限于胆甾醇类化合物。

可从它们选择出光致变色基团PC的热可逆的光致变色吡喃的实例包括苯并吡喃、萘并吡喃，例如萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃、茚并稠合的萘并吡喃，例如在美国专利5,645,767中公开的那些，和杂环稠合的萘并吡喃，例如在美国专利号5,723,072、5,698,141、6,153,126和6,022,497中公开的那些，其引入本文供参考；螺-9-芴并[1，2-b]吡喃；菲并吡喃；喹啉并吡喃；荧蒽并吡喃；螺吡喃，例如螺(苯并二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)喹啉并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃。萘并吡喃和互补的有机光致变色物质的更具体实例描述在美国专利5,658,501中，其具体引入本文供参考。螺(二氢吲哚)吡喃还描述在教科书，Techniques inChemistry，III卷，“Photochromism”，第3章，Glenn H.Brown，Editor，John Wiley and Sons，Inc.，纽约，1971，其引入本文供参考。

从它们可以选择PC的光致变色

嗪的实例包括苯并恶嗪、吩

嗪和螺

嗪，例如螺(二氢吲哚)吩

嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并

嗪、螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并

嗪、螺(苯并二氢吲哚)吩恶嗪、螺(二氢吲哚)苯并恶嗪、螺(二氢吲哚)荧蒽并

嗪、和螺(二氢吲哚)喹啉并

嗪。从它们可选择PC的光致变色俘精酸酐的实例包括：俘精酰亚胺、和3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酰亚胺，它们公开在美国专利4,931,220(其具体引入本文供参考)中，和任何上述光致变色材料/化合物的混合物。

此外，其中光致变色-二色性化合物包括至少两个PC，PC可以经由在各PC上的连接基团取代基彼此连接。例如，PC可为可聚合的光致变色基团或适合于与宿主材料相容的光致变色基团(“相容化光致变色基团”)。可聚合的光致变色基团的实例(从它们可选择PC并且它们可在本文公开的各种实施方案中相结合使用)的实例公开在美国专利6,113,814中，其具体引入本文供参考。相容化光致变色基团(从它们可选择PC并且它们可在本文公开的各种实施方案中相结合使用)的实例公开在美国专利6,555,028中，其具体引入本文供参考。

其它合适的光致变色基团和互补的光致变色基团描述在美国专利6,080,338的第2栏，第21行至第14栏，第43行；6,136,968的第2栏，第43行至第20栏，第67行；6,296,785的第2栏，第47行至第31栏，第5行；6,348,604的第3栏，第26行至第17栏，第15行；6,353,102的第1栏，第62行至第11栏，第64行；和6,630,597的第2栏，第16行至第16栏，第23行；上述专利的公开内容引入本文供参考。

除了至少一种延长剂(L)之外，光致变色化合物可进一步包括至少一种直接键接于PC上的由R¹表示的基团。尽管不是必需的，如先前所讨论，至少一种延长剂(L)可通过R¹表示的至少一种基团间接键接于PC上。也就是说，L可为键接于PC上的至少一种基团R¹上的取代基。根据本文公开的各种实施方案，R¹在各情况下可独立地选自在美国专利7,256,921的第26栏，第60行至第30栏，第64行中公开的取代基。本发明的光致变色-二色性化合物包括在美国专利7,256,921的第30栏，第65行至第66栏第60行中公开的化合物和制备方法。

如先前所讨论，本文公开的一个实施方案提供光学元件，它包括基材，和链接到至少一部分基材上并且在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分定向的光致变色-二色性化合物。另外，根据这一个实施方案，光学元件可进一步包括连接到至少一部分基材上的具有至少第一总方向的至少一种取向机构，和至少一种至少部分定向的光致变色-二色性化合物的至少一部分可通过与取向机构相互作用而至少部分定向。

本文中所用的术语“取向机构”是指可促进直接和/或间接地接触到该装置的至少一部分的一种或多种其它结构的定位的装置。本文中所用的术语“有序化”是指例如用另一种结构或材料定向，或通过其它力或作用达到合适的排列或定位。因而，本文中所用的术语“有序化”包括例如通过用另一种结构或材料定向将材料有序化的接触方法，和例如通过受到外力或作用使材料有序化的非接触方法。术语“有序化”还包括接触和非接触方法的结合。

例如，在一个实施方案中，通过与取向机构相互作用来至少部分定向的部分定向光致变色-二色性化合物的部分可至少部分地定向，使得光致变色-二色性化合物在活化状态下的长轴基本上平行于取向机构的第一总方向。根据另一个实施方案，通过与取向机构相互作用来至少部分定向的部分定向光致变色-二色性化合物的部分键接于取向机构的部分上或与该部分反应。本文中所用的关于材料或结构的有序化或定向的术语“总方向”是指材料、化合物或结构的占优势排列或取向。此外，本领域技术人员将认识到，即使在材料、化合物或结构的排列内有一些变化，材料、化合物或结构可具有总方向，条件是材料、化合物或结构具有至少一个占优势的排列。

如以上所讨论，根据本文公开的各种实施方案的取向机构可具有至少第一总方向。例如，取向机构可包括具有第一总方向的第一有序化区域和具有与第一总方向不同的第二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域。此外，取向机构可具有区域，其中每个区域具有与剩余区域相同或不同的总方向，从而形成所需图案或设计。另外，至少一种取向机构可包括一种或多种不同类型的取向机构。可与本文公开的这一和其它实施方案相结合使用的取向机构的实例包括至少部分涂层，该涂层包括至少部分有序化的定向介质、至少部分有序化的聚合物片材、至少部分处理的表面、兰格缪尔-布罗杰特膜、及其结合物。

例如，尽管本文没有限制，根据一个实施方案，取向机构可包括含有至少部分有序化定向介质的涂层。可与本文公开的各种实施方案相结合使用的合适定向介质的实例包括光取向材料、摩擦取向材料、和液晶材料。使至少一部分定向介质有序化的方法将在下文详细地描述。

如以上所讨论，根据各种实施方案，定向介质可为液晶材料。液晶材料，因为它们的结构，一般能够有序化或定向，以便采取总方向。更具体而言，因为液晶分子具有棒状或圆盘状结构、刚性长轴和强的偶极子，液晶分子可与外力或另一种结构相互作用来有序化或定向，使得分子的长轴采取一般平行于公共轴的取向。例如，尽管本文没有限制，可以用磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见辐射或剪切力使液晶材料的分子定向。还可以用取向的表面定向液晶分子。也就是说，液晶分子可被施加于已经例如通过摩擦、开槽或光定向方法取向的表面上，随后定向，这样每一个液晶分子的长轴采取总体上平行于表面的总取向方向的取向。适用于用作本文公开的各种实施方案的定向介质的液晶材料的实例包括液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体和液晶基团。本文中所用的术语“预聚物”是指部分聚合的材料。

适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的液晶单体包括单-和多官能的液晶单体。此外，根据本文公开的各种实施方案，液晶单体可为可交联的液晶单体，并且还可为光可交联的液晶单体。本文中所用的术语“光可交联的”是指暴露于光化辐射后可交联的材料，例如单体、预聚物或聚合物。例如，光可交联的液晶单体包括在使用或不使用聚合引发剂下，在暴露于紫外线辐射和/或可见辐射时可交联的那些液晶单体。

适合用于本文公开的各种实施方案的可交联液晶单体的实例包括具有官能团的液晶单体，该官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酸酐、环氧基、氢氧化物、异氰酸酯、封闭型异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚及其共混物。适用于本文公开的各种实施方案的定向机构的涂层中的光可交联液晶单体的实例包括具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧基、硫醇及其共混物中的官能团的液晶单体。

适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的液晶聚合物和预聚物包括主链液晶聚合物和预聚物，以及侧链液晶聚合物和预聚物。在主链液晶聚合物和预聚物中，棒状或圆盘状液晶基团主要位于聚合物骨架内。在侧链聚合物和预聚物中，棒状或圆盘状液晶基团主要位于聚合物的侧链内。另外，根据本文公开的各种实施方案，液晶聚合物或预聚物可为可交联的，且此外可为光可交联的。

适用于根据本文公开的各种实施方案的液晶聚合物和预聚物的实例包括但不限于具有官能团的主链和侧链聚合物和预聚物，该官能团选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酸酐、环氧基、氢氧化物、异氰酸酯、封闭型异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚、及其共混物。适用于根据本文公开的各种实施方案的定向机构的涂层中的光可交联液晶聚合物和预聚物的实例包括具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧基、硫醇、及其共混物的官能团的那些聚合物和预聚物。

适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的液晶基团包括热致液晶基团和溶致液晶基团。此外，适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的液晶基团的实例包括圆柱形(或棒状)液晶基团和圆盘形(或圆盘状)液晶基团。

适合与本文公开的各种实施方案结合用作定向介质的光取向材料的实例包括光可取向的聚合物网络。合适的光可取向的聚合物网络的具体实例包括偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物、和聚酰亚胺。例如，根据一个实施方案，取向机构可包括至少一种至少部分涂层，该涂层包括选自偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物、和聚酰亚胺的至少部分有序化的光可取向的聚合物网络。可与本文公开的各种实施方案相结合用作定向介质的肉桂酸衍生物的具体实例包括聚乙烯肉桂酸酯和对甲氧基肉桂酸的聚乙烯酯。

本文中所用的术语“摩擦取向材料”是指可通过用另一种合适纺织化的材料摩擦该材料表面的至少一部分来进行至少部分有序化的材料。例如，尽管本文没有限制，在一个实施方案中，摩擦取向材料可用合适纺织化的布料或绒刷摩擦。适合与本文公开的各种实施方案相结合用作定向介质的摩擦取向材料的实例包括(聚)酰亚胺、(聚)硅氧烷、(聚)丙烯酸酯、和(聚)香豆素。因而，例如，尽管本文没有限制，包括定向介质的涂层可为包括已经用绒或布料摩擦的聚酰亚胺的涂层，从而使至少一部分聚酰亚胺表面至少部分有序化。

如以上所讨论，根据本文公开的某些实施方案的至少一种取向机构可包括至少部分有序化的聚合物片材。例如，尽管本文没有限制，聚乙烯醇的片材可通过拉伸片材来进行至少部分有序化，之后该片材可粘结到光学基材表面的至少一部分上以形成取向结构。另外地，有序化聚合物片材可通过在制造过程中使聚合物链至少部分有序化的方法(例如和没有限制，通过挤出)来制备。此外，至少部分有序化的聚合物片材可通过浇铸或其它方式形成液晶材料的片材和之后使片材至少部分有序化(例如将片材暴露于磁场、电场或剪切力中的至少一种)来形成。更进一步，至少部分有序化的聚合物片材可使用光取向方法制备。例如，但不限于光取向材料的片材例如可通过浇铸形成，并且此后通过暴露于线性偏振的紫外线辐射来至少部分有序化。下文将描述形成至少部分有序化的聚合物片材的其它方法。

更进一步，根据本文公开的各种实施方案的取向机构可包括至少部分处理的表面。本文中所用的术语“处理的表面”是指已经物理改变而在表面的至少一部分上产生至少一个有序化区域的表面的至少一部分。至少部分处理的表面的实例包括至少部分摩擦表面、至少部分刻蚀表面、和至少部分压花表面。此外，至少部分处理的表面可形成图案，例如使用照相平版印刷或干涉图加工工艺。可用于形成本文公开的各种实施方案的取向机构的至少部分处理的表面的实例包括，化学刻蚀表面、等离子体刻蚀表面、纳米刻蚀表面(例如使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜的表面蚀刻)、激光刻蚀表面、和电子束刻蚀表面。

在其中取向机构包括至少部分处理的表面的一个具体实施方案中，赋予取向结构的过程可包括使金属盐(例如金属氧化物或金属氟化物)沉积到至少一部分表面上，和此后蚀刻沉积物以形成取向机构。沉积金属盐的适用技术的实例包括等离子体汽相沉积、化学蒸汽沉积、和溅射。刻蚀方法的实例在上面已经阐明。

本文中所用的术语“兰格缪尔-布罗杰特膜”是指一种或多种在表面上至少部分有序化的分子膜。例如，尽管本文没有限制，兰格缪尔-布罗杰特膜可通过如下形成：一次或多次将基材浸入液体中，以使它至少部分被分子膜覆盖，然后将基材从液体中除去，使得由于液体和基材的相对表面张力，分子膜的分子在总方向上至少部分有序化。本文中所用的术语“分子膜”是指单分子膜(即单层)和包括一个以上单层的薄膜。

除了如上所述的取向机构之外，本文公开的各种实施方案的光学元件可进一步包括插入在取向机构和光致变色-二色性化合物(或包含该化合物的涂层)之间的包含至少部分有序化定向转移材料的至少一种涂层。更进一步，光学元件可包括插入在取向机构和光致变色-二色性化合物之间的包含定向转移的多种涂层。例如，尽管本文没有限制，光学元件可包括含有连接到光学基材的至少部分有序化定向介质的涂层的取向机构，和包含连接到取向机构的至少部分有序化定向转移材料的涂层。此外，根据这一个实施方案，光致变色-二色性化合物可为通过与定向转移材料相互作用来至少部分定向。更具体而言，尽管本文没有限制，在一个实施方案中，至少一部分定向转移材料可通过与至少一部分定向介质相互作用来定向，并且至少一部分光致变色-二色性化合物可通过与定向转移材料的至少部分定向的部分相互作用来定向。也就是说，定向转移材料可促进从取向机构到光致变色-二色性化合物的合适排列或定位的增长或转移。

适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的定向转移材料的实例包括但不限于，关于本文公开的定向介质的如上所述那些液晶材料。如先前所讨论，可以用取向表面来定向液晶材料的分子。也就是说，液晶材料可被施涂于已经取向的表面上并且随后定向，以便液晶分子的长轴采取一般平行于表面取向的总取向方向。因而，根据本文公开的其中定向转移材料包括液晶材料的各种实施方案，液晶材料可通过用至少一部分取向机构定向液晶材料的至少一部分来至少部分有序化，使得至少一部分液晶材料的分子的长轴一般平行于取向机构的至少第一总方向。按这一方式，取向机构的总方向可转移到液晶材料，进而可使总方向转移至另一种结构或材料。此外，如果至少一种取向机构包括一起形成设计或图案(如先前所述)的具有总方向的多个区域，则可以通过用如上所讨论的取向机构的各种区域定向液晶材料来使设计或图案转移到液晶材料上。另外，尽管不是必需的，根据本文公开的各种实施方案，至少一部分液晶材料在用取向机构至少部分定向的同时，可暴露于至少一种：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、和线性偏振的可见辐射。

更进一步，除了连接到基材的至少部分定向的光致变色-二色性化合物外，本文公开的各种实施方案的光学元件可包括连接到基材的至少部分有序化的各向异性材料。也就是说，根据某些实施方案，光学元件包括基材、连接到基材的至少部分定向的光致变色-二色性化合物，在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的光致变色-二色性化合物、和连接到基材的各向异性材料。

本文中所用的术语“各向异性”是指当在至少一个不同方向上测量时具有至少一种数值不同的性能。因而，“各向异性材料”为当在至少一个不同方向上测量时具有至少一种数值不同的性能的材料。适合与本文公开的各种实施方案相结合使用的各向异性材料的实例包括但不限于如上所述的那些液晶材料。

根据各种实施方案，光致变色-二色性化合物可通过与各向异性材料相互作用而定向。例如，尽管本文没有限制，至少一部分光致变色-二色性化合物可定向，使得光致变色-二色性化合物在二色性状态下的长轴基本平行于各向异性材料的总方向。此外，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可键接于各向异性材料或与它反应。

此外，根据本文公开的各种实施方案，光致变色-二色性化合物和各向异性材料可作为基材上的涂层而存在。例如，根据一个实施方案，各向异性材料可为液晶材料，并且光致变色-二色性化合物和各向异性材料可作为基材上的液晶涂层而存在。根据另一个实施方案，涂层可为包括主体相和分布在主体相中的客体相的相分离的聚合物涂层。尽管本文没有限制，根据这一个实施方案，主体相可包括至少部分有序化的液晶聚合物。此外，根据这一个实施方案，客体相可包括各向异性材料和至少一部分光致变色-二色性化合物。更进一步，如以上所讨论，光致变色-二色性化合物可通过与各向异性材料相互作用而至少部分定向。

在另一个实施方案中，涂层可包括互穿聚合物网络。根据这一个实施方案，各向异性材料和聚合物材料可形成互穿聚合物网络，其中至少一部分聚合物材料与各向异性材料互相贯穿。本文中所用的术语“互穿聚合物网络”是指聚合物的缠结结合物，其至少一种为交联的，未彼此键接。因而，本文中所用的术语“互穿聚合物网络”包括半互穿聚合物网络。例如，参见L.H.Sperling，Introduction to Physical PolymerScience，John Wiley & Sons，纽约(1986)，第46页。此外，根据这一个实施方案，至少一部分光致变色-二色性化合物可用各向异性材料定向。更进一步，根据这一个实施方案，聚合物材料可为各向同性或各向异性的，条件是，总体上，涂层为各向异性的。下文将更详细地描述形成此类涂层的方法。

本文公开的另一个实施方案提供包括基材、连接到基材的至少部分有序化取向机构、和连接到取向机构的涂层，该涂层包括用有序化的取向机构至少部分有序化的各向异性材料和用各向异性材料至少部分定向的光致变色-二色性化合物。

如先前所讨论，本文公开的各种实施方案的取向机构可包括具有第一总方向的第一有序化区域和具有与第一总方向不同的第二总方向的与第一区域相邻的第二有序化区域。此外，取向机构可包括一起产生特定设计或图案的具有多个总方向的多个有序化区域。以上已经详细描述了适合与这一个实施方案相结合而使用的取向机构。另外，根据本文公开的各种实施方案，包含定向转移材料的涂层可位于取向机构与包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层之间。此外，取向机构的总方向或图案可通过定向转移到定向转移材料上，进而通过定向可将取向机构的总方向转移到包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层上。也就是说，涂层的各向异性材料可用定向转移材料定向。此外，光致变色-二色性化合物可通过与各向异性材料相互作用而至少部分定向。

此外，根据本文公开的各种实施方案，各向异性材料可适合于允许光致变色-二色性化合物在所需速率下从第一状态转换为第二状态。一般而言，普通光致变色化合物可响应于光化辐射从一种同质异构形式转换为另一种，其中各同质异构形式具有特征吸收光谱。本文公开的各种实施方案的光致变色-二色性化合物发生类似的同质异构转换。同质异构转换(和逆转换)的速率或速度部分取决于包围光致变色-二色性化合物(即“主体”)的局部环境的性能。尽管本文没有限制，本发明人相信光致变色-二色性化合物的转换速率将部分取决于主体的链段的柔顺性，即主体的连段的流动性或粘度。尤其是，尽管本文没有限制，可以相信光致变色-二色性化合物的转换速率一般在具有柔性链段的主体中比硬性或刚性链段的主体中更快。因此，根据本文公开的某些实施方案，其中各向异性材料为主体，各向异性材料可适合于允许光致变色-二色性化合物在所需速率下在各种同分异构状态之间转换。例如，尽管本文没有限制，各向异性材料可通过调节各向异性材料的分子量和交联密度中的一种或多种来作调整。

根据另一个实施方案，包含各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层可为包含主体相(例如，但不限于液晶聚合物)、和分布在主体相内的客体相的相分离聚合物涂层。此外，根据这一个实施方案，客体相可包括各向异性材料。更进一步，根据这一个实施方案，大部分光致变色-二色性化合物可包含在相分离聚合物涂层的客体相之内。如先前所讨论，因为光致变色-二色性化合物的转换速率部分取决于包含该化合物的主体，根据这一个实施方案，光致变色-二色性化合物的转换速率将主要取决于客体相的性能。

例如，一个实施方案提供光学元件，它包括基材、至少一种连接到基材的取向机构、和连接到取向机构并且包含相分离聚合物的涂层。根据这一个实施方案，相分离聚合物可包括其至少一部分用取向机构至少部分定向的主体相、和包括分散在主体相内的各向异性材料的客体相。进一步根据这一个实施方案，客体相的至少一部分各向异性材料可用取向机构至少部分定向并且光致变色-二色性化合物可用各向异性材料至少部分定向。更进一步，根据本文公开的各种实施方案，相分离聚合物的主体相可包括液晶聚合物，并且客体相的各向异性材料可选自液晶聚合物和液晶基团。此类材料的实例在上面已详细阐述。另外，尽管本文没有限制，根据这一个实施方案，包括相分离聚合物的涂层可为基本上没有雾度的。雾度定义为根据“透明塑料的雾度和透光率”(Haze andLuminous Transmittance of Transparent Plastics)的ASTM D 1003标准试验方法，与入射光偏离平均大于2.5度的透射光的百分比。根据ASTM D 1003进行雾度测量的仪器的实例可为由BYK-Gardener制造的Haze-Gard Plus^TM。

此外，尽管本文没有限制，根据其它实施方案，光致变色-二色性化合物可用至少部分有序化的主体材料包封或涂覆，然后可将包封或涂覆的光致变色-二色性化合物分散在另一种材料内。例如，尽管本文没有限制，光致变色-二色性化合物可用具有较柔性链段的至少部分有序化的各向异性材料(例如液晶材料)包封或外涂覆，然后分散或分布在具有较刚性链段的另一种材料中。例如，包封的光致变色-二色性化合物可分散或分布在具有较刚性链段的液晶聚合物中，然后将混合物施涂于基材形成涂层。

根据再一个实施方案，包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层可为互穿聚合物网络涂层。例如，涂层可包括与各向异性材料互相贯穿的聚合物材料，并且光致变色-二色性化合物可用各向异性材料至少部分定向。形成此类互相贯穿的网络涂层的方法将在下文更详细地描述。

本文公开的另一个实施方案提供光学元件，它包括基材、包括连接到基材的至少部分有序化的定向介质的第一涂层、包括连接到定向介质并且至少部分用其定向的定向转移材料的第二涂层、和连接到定向转移材料的第三涂层，该第三涂层包括用定向转移材料至少部分定向的各向异性材料和用各向异性材料至少部分定向的光致变色-二色性化合物。

尽管本文没有限制，根据各种实施方案，包括至少部分有序化的定向介质的第一涂层可具有取决于最终施涂和/或所采用的加工设备的在宽范围内变化的厚度。例如，在一个实施方案中，涂层的厚度可为至少0.5纳米至10,000纳米。在另一个实施方案中，涂层可具有至少0.5纳米至1000纳米的厚度。在再一个实施方案中，涂层可具有至少2纳米至500纳米的厚度。在又一个实施方案中，涂层可具有100纳米至500纳米的厚度。另外，根据各种实施方案，光学元件可包括多种包括至少部分有序化的定向介质的涂层。此外，每一种涂层可具有与多种当中的另一种涂层相同或不同的厚度。

此外，根据本文公开的各种实施方案，包括定向转移材料的第二涂层可具有取决于最终施涂和/或所采用加工设备的在宽范围内变化的厚度。例如，包括至少部分有序化的定向转移材料的涂层的厚度可为0.5微米-1000微米。在另一个实施方案中，涂层可具有1-25微米的厚度。在再一个实施方案中，涂层可具有5-20微米的厚度。另外，根据各种实施方案，光学元件可包括多种包括定向转移材料的涂层。此外，每一种涂层可具有与多种当中的另一种涂层相同或不同的厚度。

更进一步，根据本文公开的各种实施方案，包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的第三至少部分涂层可具有取决于最终施涂和/或所采用加工设备的在宽范围内变化的厚度。在一个实施方案中，包括至少部分定向的各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层可具有至少0.5微米-1000微米的厚度。根据其它实施方案，第三涂层可具有1微米-25微米的厚度。根据仍然其它的实施方案，第三涂层可具有5微米-20微米的厚度。另外，根据各种实施方案，光学元件可包括多种此类涂层，并且每一种涂层可具有与多种当中的另一种涂层相同或不同的厚度。合适的光致变色-二色性化合物的实例为如上所详细描述的。

此外，根据各种实施方案，除了第三涂层外，第一和第二涂层的任何一种或两者可包括与第三涂层的光致变色-二色性化合物相同或不同的光致变色-二色性化合物。更进一步，根据各种实施方案，任何如上所述的涂层可进一步包括至少一种添加剂、至少一种常规的二色性化合物和/或至少一种常规的光致变色化合物。合适的添加剂、常规的二色性化合物和常规的光致变色化合物的实例如上所述。此外，如先前所讨论，除了如上所述的第一、第二和第三涂层以外，根据本文公开的各种实施方案的光学元件可进一步包括底涂层、抗反射涂层、光致变色涂层、线性偏振涂层、圆形偏振涂层、椭圆形偏振涂层、过渡涂层、和保护涂层。此类涂层的实例在上文已提供。

本文公开的其它实施方案提供复合光学元件，它包括基材、连接到基材的至少部分有序化的聚合物片材、和连接到聚合物片材的并且具有在活化状态下根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少部分定向的光致变色-二色性化合物。例如，尽管本文没有限制，根据一个实施方案，包含通过拉伸聚合物片材的取向聚合物链至少部分定向的至少一种光致变色-二色性化合物的拉伸聚合物片材可连接到基材。

此外，根据各种实施方案，复合光学元件可包括多种聚合物片材，其中至少一种为至少部分有序化的、连接到基材的。例如，尽管本文没有限制，复合光学元件可包括基材和包括被插入在连接基材的两种尺寸稳定或“刚性”聚合物片材之间的至少部分定向的光致变色-二色性化合物的至少部分有序化的聚合物片材。根据其它实施方案，复合光学元件可包括包括连接到基材的至少部分定向的光致变色-二色性化合物的两种或更多种至少部分有序化的聚合物片材。此外，两种或更多种至少部分有序化的聚合物片材可具有相同的总方向或不同的总方向并且可包括相同的光致变色-二色性化合物或不同的光致变色-二色性化合物。更进一步，聚合物片材可堆叠或层合在基材上或者它们可以在基材上彼此相邻。

可与这一个实施方案相结合使用的聚合物片材的实例包括但不限于拉伸聚合物片材、有序化液晶聚合物片材、和光取向的聚合物片材。聚合物材料的实例，除了可用于形成本文公开的各种实施方案的聚合物片材的液晶材料和光取向材料之外，包括但不限于：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚己内酰胺。有序化聚合物片材的方法的实例在下文更详细地描述。

本文公开的其它实施方案提供包括基材和连接到基材的至少一种片材的复合光学元件，该片材包括：具有至少第一总方向的至少部分有序化的液晶聚合物、分布在液晶聚合物内的具有第二总方向的至少部分有序化的液晶材料、和用液晶材料至少部分定向的光致变色-二色性化合物，其中第二总方向总体上平行于第一总方向。

本发明的光学元件进一步包括连接到光致变色线性偏振元件的双折射层(b)。双折射层可适于圆形或椭圆形偏振所透过的辐射。当需要圆形偏振元件时，双折射层包括四分之一波片。又称为补偿板或层或者延迟板或层的双折射层可由一种片材构成或可为两种或更多种片材的多层结构。

在本发明的某些实施方案中，双折射层(b)包括具有第一总方向的第一有序化区域的、和具有与第一总方向相同或不同的第二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域的层，从而在层中形成所需图案。

用于制造双折射层的材料没有特别限制，并且可为本领域已知的任何双折射材料。例如，可使用聚合物膜、液晶膜、自组装材料、或者其中液晶材料被定向的膜。具体的双折射层包括在美国专利号6,864,932的第3栏，第60行至第4栏，第64行；美国专利号5,550,661的第4栏，第30行至第7栏第2行；美国专利号5,948,487的第7栏，第1行至第10栏，第10行中描述的那些，其各自引入本文供参考。

具体的双折射膜的实例包括膜Model No.NRF-140，由NittoCorporation获得的正向双折射、单轴向膜，Japan，或Nitto DenkoAmerica，Inc.，New Brunswick，New Jersey。同样合适的为OPTIGRAFIX圆形偏振膜，可由GRAFIX Plastics获得，GRAFIX，Inc.的分公司，Cleveland，Ohio。

用于制造双折射层(b)的具体聚合物片材可包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸(C₁-C₁₂)烷基酯、聚氧(甲基丙烯酸亚烷基酯)、聚(烷氧基化甲基丙烯酸苯酚酯)、乙酸纤维素、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚(乙烯基吡硌烷酮)、聚((甲基)丙烯酰胺)、聚(二甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚((甲基)丙烯酸)、热塑性聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚硫氨酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚苯乙烯、聚(α甲基苯乙烯)、共聚(苯乙烯-异丁烯酸甲酯)、共聚(苯乙烯-丙烯腈)、聚乙烯醇缩丁醛以及以下组分的聚合物：多元醇(烯丙基碳酸酯)单体、单官能丙烯酸酯单体、单官能甲基丙烯酸酯单体、多官能丙烯酸酯单体、多官能甲基丙烯酸酯单体、二甲基丙烯酸二甘醇酯单体、二异丙烯基苯单体、烷氧基化的多元醇单体和二烯丙叉季戊四醇单体；尤其是自组装材料、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多环烯烃、聚氨酯、聚(脲)氨酯、聚硫氨酯、聚硫(脲)氨酯、多元醇(烯丙基碳酸酯)、乙酸纤维素、纤维素二醋酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚烯烃、聚亚烷基醋酸乙烯酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇缩甲醛)、聚(乙烯醇缩乙醛)、聚(偏二氯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚砜、聚烯烃、其共聚物、和/或其混合物。

双折射层(b)可通过使双折射层的慢轴方向(其中平面上的折射指数为最大的方向)相对偏振器的定向方向取向以产生期望的所得偏振(即圆形或椭圆形)的方式施涂至光致变色偏振元件。例如，四分之一波片将以相对偏振器的光致变色染料的定向方向45°+/-5°，常常为45°+/-3°的角取向。

另外地，光学元件的所得偏振可通过设定双折射层的厚度测定。例如，为了生产圆形偏振元件，双折射层的厚度为通过四分波长使得出现的折射光线异相。

现在将描述制造光学元件和器件的方法的实施方案。一个实施方案提供制造光学元件的方法，包括在基材上形成包括至少部分定向的光致变色-二色性化合物的涂层。本文中所用的术语“在...上”是指直接与目标(例如基材)接触或经由一种或多种其它涂层或结构(其中的至少一种直接与目标接触)与目标间接接触。此外，根据这一个实施方案，除光致变色-二色性化合物之外，至少部分有序化的各向异性材料可连接到基材。

根据这一个实施方案，涂层可具有至少1.5的平均吸收比。此外，根据本文公开的制造元件和器件的方法的这一个和其它实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。可与本文公开的制造元件和器件的方法相结合使用的光致变色-二色性化合物的实例在上文已经详细阐述。

根据本文公开的各种实施方案，形成包括光致变色-二色性化合物的涂层可包括将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂至基材，至少部分有序化各向异性材料、和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。可与根据本文公开的各种实施方案的方法相结合使用的将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂至基材的方法包括，但不限于旋涂、喷涂、喷雾和旋转涂覆、幕涂、流涂、浸涂、注塑、浇铸、辊涂、线涂和覆盖模塑。

根据其它实施方案，将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂至基材的过程可包括在模具(它可用防粘材料处理)上形成各向异性材料的涂层。其后，各向异性材料可至少部分有序化(如下文更详细地讨论)和至少部分地固定。其后，基材可例如通过在模具中浇铸基材形成材料，在涂层上形成(即覆盖模塑)。基材形成材料能因此至少部分固定以形成基材。随后，基材和各向异性材料的涂层可从模具中松脱。此外，根据这一个实施方案，光致变色-二色性化合物可与各向异性材料一起施涂于模具上，或它可在各向异性材料已经施涂于模具上之后，在各向异性材料已经至少部分有序化之后，或在具有有序化各向异性材料的涂层的基材已经从模具中松脱之后，被渗入各向异性材料中。

根据本文公开的其它实施方案，形成包括光致变色-二色性化合物的涂层的过程可包括将各向异性材料施涂于基材上，将光致变色-二色性化合物浸入各向异性材料中，至少部分有序化各向异性材料、和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。将光致变色-二色性化合物渗入各种涂层中的方法在下文中更详细地描述。

使各向异性材料有序化的方法包括将各向异性材料暴露于下列当中的至少一种：磁场、电场、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的红外辐射、线性偏振的可见辐射、和剪切力。此外，各向异性材料可通过用另一种材料或结构定向各向异性材料来至少部分有序化。例如，尽管本文没有限制，各向异性材料可通过用取向机构(例如，但不限于前面讨论的那些取向机构)定向各向异性材料来至少部分有序化。

如先前所述，通过有序化至少一部分各向异性材料，可以至少部分包含在各向异性材料内或另外连接到各向异性材料的光致变色-二色性化合物。尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可在活化状态下同时至少部分地定向。此外，根据本文公开的各种实施方案，将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂于基材上可在基本上有序化各向异性材料和/或定向光致变色-二色性化合物的同时、之前或之后进行。

例如，根据一个实施方案，施涂光致变色-二色性化合物和各向异性材料可基本上在有序化各向异性材料和定向光致变色-二色性化合物的同时进行。更具体而言，根据这一限制性实施方案，光致变色-二色性化合物和各向异性材料可使用涂覆技术施涂于基材上，该技术可在涂覆过程中将剪切力引入各向异性材料中，使得各向异性材料可总体上平行于所施加的剪切力来进行至少部分有序化。例如，尽管本文没有限制，光致变色-二色性化合物和各向异性材料的溶液或混合物(任选在溶剂或载体中)可幕涂到基材上，使得由于基材表面相对所施涂材料的相对运动，将剪切力引入所施涂材料中。剪切力可引起各向异性材料在基本上平行于表面运动方向的总方向上有序化。如以上所讨论，通过按这一方式有序化至少一部分各向异性材料，可通过各向异性材料定向包含在各向异性材料内或连接到各向异性材料上的光致变色-二色性化合物。此外，尽管不是必需的，通过在幕涂过程中将光致变色-二色性化合物暴露于光化辐射，使得光致变色-二色性化合物处于活化状态，可实现光致变色-二色性化合物在光化状态下的至少部分定向。

在另一个实施方案(其中在有序化各向异性材料和定向光致变色-二色性化合物之前将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂于基材上)中，施涂材料的过程可包括将光致变色-二色性化合物和各向异性材料的溶液或混合物(任选在溶剂或载体中)旋涂到基材上。其后，根据这一个实施方案，各向异性材料可为至少部分有序化的，例如通过将各向异性材料暴露于磁场、电场、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的红外辐射、线性偏振的可见辐射、或剪切力。此外，各向异性材料可通过用另一种材料或结构(例如取向机构)定向各向异性材料来至少部分有序化。

在再一个实施方案(其中将光致变色-二色性化合物至少部分定向和将各向异性材料在施涂于基材之前至少部分有序化)中，可将光致变色-二色性化合物的溶液或混合物(任选在溶剂或载体中)和各向异性材料施涂于有序化的聚合物片材中形成涂层。其后，各向异性材料可允许用聚合物片材定向。聚合物片材可随后通过，例如但不限于层压或粘结，被施涂至基材上。另外地，涂层可通过本领域已知的方法(例如，但不限于热冲压)从聚合物片材转变到基材上。本文更详细地描述了施涂聚合物片材的其它方法。

在另一个实施方案中，将光致变色-二色性化合物和各向异性材料施涂至基材的过程可包括施涂相分离聚合物体系，后者包括含有液晶材料的主体相形成材料和含有各向异性材料和光致变色-二色性化合物的客体相形成材料。在施涂相分离的聚合物体系后，根据这一个实施方案，主体相的液晶材料和客体相的各向异性材料为至少部分有序化的，使得光致变色-二色性化合物用客体相的各向异性材料定向。使相分离聚合物体系的主体相形成材料和客体相形成材料至少部分有序化的方法包括将包含相分离聚合物体系的涂层暴露于下列的至少一种：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见辐射、和剪切力。此外，将主体相形成材料和客体相形成材料至少部分有序化的过程可包括用取向机构至少部分定向该至少一部分，如以下更详细描述。

在将主体相形成材料和客体相形成材料至少部分有序化后，客体相形成材料可通过聚合反应诱导的相分离和/或溶剂诱导的相分离从主体相形成材料中分离。尽管为了清楚起见，主体和客体形成材料的分离关于客体相形成材料从主体相形成材料分离在本文中进行了描述，但是，应该认识到这一语言是用来涵盖在两种相形成材料之间的任何分离。也就是说，这一语言是用来涵盖客体相形成材料从主体相形成材料的分离和主体相形成材料从客体相形成材料的分离，以及两种相形成材料的同时分离，及其任意组合。

根据本文公开的各种实施方案，主体相形成材料可包括选自液晶单体、液晶预聚物和液晶聚合物的液晶材料。此外，根据各种实施方案，客体相形成材料可包括选自液晶基团、液晶单体和液晶聚合物和预聚物的液晶材料。此类材料的实例在上文已详细阐述。

在一个特定的实施方案中，相分离的聚合物体系可包括含有液晶单体的主体相形成材料、含有液晶基团的客体相形成材料、和至少一种光致变色-二色性化合物的混合物。根据这一个实施方案，引起至少一部分客体相形成材料从至少一部分主体相形成材料分离可包括聚合反应诱导的相分离。也就是说，主体相的至少一部分液晶单体可聚合并且因此从客体相形成材料的液晶基团分离。可与本文公开的各种实施方案相结合使用的聚合反应方法包括光诱导的聚合反应和热诱导的聚合反应。

在另一个特定的实施方案中，相分离的聚合物体系可包括含有液晶单体的主体相形成材料、包含具有与主体相的液晶单体不同的官能团的低粘度液晶单体的客体相形成材料、和至少一种光致变色-二色性化合物的混合物。本文中所用的术语“低粘度液晶单体”是指在室温下自由流动的液晶单体混合物或溶液。根据这一个实施方案，引起至少一部分客体相形成材料从至少一部分主体相形成材料分离可包括聚合反应诱导的相分离。也就是说，主体相的至少一部分液晶单体可在不引起客体相的液晶单体聚合的条件下进行聚合。在主体相形成材料的聚合反应中，客体相形成材料将从主体相形成材料中分离。其后，客体相形成材料的液晶单体可在单独的聚合过程中聚合。

在另一个特定的实施方案中，相分离的聚合物体系可包括含有液晶聚合物的主体相形成材料、包含与主体相形成材料的液晶聚合物不同的液晶聚合物的客体相形成材料、和光致变色-二色性化合物在至少一种共同溶剂中的溶液。根据这一个实施方案，引起至少一部分客体相形成材料从主体相形成材料分离可包括溶剂诱导的相分离。也就是说，共用溶剂可从液晶聚合物的混合物中蒸发，因此引起两相彼此分离。

另外地，根据本文公开的各种实施方案，形成包括光致变色-二色性化合物的涂层的过程可包括将各向异性材料施涂到基材上，将光致变色-二色性化合物渗入各向异性材料中，将各向异性材料至少部分有序化，和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。此外，尽管本文没有限制，将各向异性材料至少部分有序化可在将光致变色-二色性化合物浸入到它中之前进行。更进一步，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可在处于活化状态下的同时至少部分定向。施涂和定向各向异性材料的方法将在下文描述。

例如，根据一个实施方案，光致变色-二色性化合物可浸入各向异性材料中，例如，通过将光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物施涂到一部分各向异性材料上，和有或没有加热的情况下允许光致变色-二色性化合物扩散到各向异性材料中。此外，根据这一个实施方案，各向异性材料可为如上所述的相分离的聚合物涂层的一部分。

本文公开的其它实施方案提供制造光学元件的方法，该方法包括将至少一种取向机构赋予基材，随后在取向机构上形成包含至少部分定向的光致变色-二色性化合物的涂层。根据本文公开的这一个和其它实施方案，将取向机构赋予基材的过程可包括下列的至少一种：在基材上形成包含至少部分有序化的定向介质，将至少部分有序化的聚合物片材施涂到基材上，处理基材，和在基材上形成兰格缪尔-布罗杰特膜。

根据一个实施方案，将取向结构赋予基材上的过程可包括在基材上形成包含至少部分有序化的定向介质的涂层。此外，根据这一个实施方案，形成涂层的过程可以包括将定向介质施涂至基材上和将定向介质至少部分有序化。可与本文公开的这一个和其它实施方案相结合使用的有序化定向介质的方法包括，但不限于将定向介质暴露于至少一种线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的红外辐射、线性偏振的可见辐射、磁场、电场和剪切力。此外，将定向介质有序化的过程可包括处理包含定向介质的涂层，例如但不限于，通过蚀刻或摩擦至少一部分定向介质。

例如，尽管本文没有限制，根据其中取向机构包括含有光取向材料(例如，但不限于光可取向的聚合物网络)的定向介质的涂层的一个实施方案中，赋予取向机构的过程可包括在基材上形成包含光取向材料的涂层，和通过将材料暴露于线性偏振的紫外线辐射来至少部分有序化光取向材料。其后，可将光致变色-二色性化合物施涂于光取向材料上并且至少部分定向。

尽管不是必需的，根据其中赋予取向机构的过程包括形成至少部分有序化的定向介质的涂层的各种实施方案，定向介质可至少部分固定。此外，固定定向介质的过程可基本上载将定向介质定向的同时进行或在将定向介质定向之后进行。更进一步，根据本文公开的各种实施方案，固定定向介质的过程可包括通过使定向介质暴露于红外、紫外线、γ射线、微波或电子辐射，在有或没有催化剂或引发剂的情况下引发可聚合组分的聚合反应或交联。如果期望或需要，随后可进行加热步骤。

如以上所讨论，根据本文公开的各种实施方案，在将取向机构赋予在基材上之后，在取向机构上形成包含至少部分定向光致变色-二色性化合物的涂层。形成此类涂层的方法包括前文详细描述的在基材上形成包含部分定向的光致变色-二色性化合物的涂层的方法。

例如，尽管本文没有限制，形成包含光致变色-二色性化合物的涂层的过程可包括将包含光致变色-二色性化合物的组合物旋涂、喷涂、喷雾和旋转涂覆、幕涂、流涂、浸涂、注塑、浇铸、辊涂、线涂和覆盖模塑到取向机构上，其后在暴露或不暴露于磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见辐射或剪切力的情况下，用取向机构和/或用另一种材料或结构(如果存在的话，例如定向转移材料)定向光致变色-二色性化合物。

根据一个实施方案，在取向机构上形成包含至少部分定向的光致变色-二色性化合物的涂层的过程可包括将可聚合的组合物、各向异性材料、和光致变色-二色性化合物施涂于取向机构上。其后，可用取向机构至少部分定向各向异性材料和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。在将各向异性材料和光致变色-二色性化合物定向定向后，涂层可经受双固化过程，其中使用至少两种固化方法至少部分固化各向异性材料和可聚合的组合物。合适的固化方法的实例包括将涂层暴露于紫外线辐射、可见辐射、γ辐射、微波辐射、电子辐射或热能。

例如，尽管本文没有限制，在一个实施方案中，各向异性材料可暴露于紫外线或可见辐射，以便引起各向异性材料至少部分固定。其后，可聚合的组合物可通过暴露于热能来至少部分固定。此外，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可通过将涂层暴露于足以引起光致变色-二色性化合物从第一状态转换为第二状态，但不足以引起各向异性材料固定的紫外线辐射，在处于活化状态下用各向异性材料至少部分定向，同时用取向机构至少部分定向各向异性材料(如以上所讨论)。

在一个特定的实施方案中，可聚合的组合物可为二羟基和异氰酸酯单体并且各向异性材料可包括液晶单体。根据这一个实施方案，在将可聚合的组合物、各向异性材料和光致变色-二色性化合物施涂至取向机构上后，可用取向机构至少部分定向各向异性材料并且可用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。此外，在定向后，涂层可暴露于足以引起各向异性材料至少部分固定的紫外线或可见辐射。此外，在将各向异性材料固定之前、过程中或之后，可通过将涂层暴露于热能至少部分固化可聚合的组合物。

在另一个实施方案中，双固化方法可包括首先使可聚合的组合物暴露于足以引起可聚合组合物至少部分固定的热能。其后，各向异性材料可暴露于引起各向异性材料至少部分硬化的紫外线或可见辐射。此外，在将涂层暴露于热能之前、过程中或之后，和在固定各向异性材料之前，各向异性材料可至少部分定向。

在再一个实施方案中，双固化方法可包括在基本上固定各向异性材料的同时，将可聚合的组合物固定，例如通过同时将涂层暴露于紫外线或可见辐射和热能。

此外，正如先前关于包含互穿聚合物网络的涂层所讨论，根据本文公开的各种实施方案，可聚合的组合物可为各向同性材料或各向异性材料，条件是包含光致变色-二色性化合物的涂层大体上为各向异性的。

另外，根据本文公开的各种实施方案的制造光学元件的方法和器件的方法可进一步包括在将取向机构赋予基材之前或在其上形成包含光致变色-二色性化合物的涂层之前，在基材上形成底涂层。此外，选自光致变色涂层、抗反射涂层、线性地偏振涂层、圆形地偏振涂层、椭圆形地偏振涂层、过渡涂层、底涂层和保护涂层的至少一种附加涂层可在基材上和/或载包含光致变色-二色性化合物的涂层上形成。合适的底涂层、光致变色涂层、抗反射涂层、线性地偏振涂层、过渡涂层底涂层和保护涂层的实例的实例为全部如上所述。

本文公开的其它实施方案提供制造光学元件的方法，该方法包括在基材上形成涂层，和调整涂层以响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。根据一个实施方案，在基材上形成涂层，和调整涂层以响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程可基本上同时进行。根据另一个实施方案，在调整涂层之前，在基材上形成涂层，以便响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。根据再一个实施方案，在调整涂层之后，在基材上形成涂层，以便响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。

在一个实施方案中，在基材上形成涂层的过程可包括将各向异性材料和光致变色-二色性化合物施涂于基材上，并且调整涂层以响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程可包括至少部分定向光致变色-二色性化合物。此外，根据这一个实施方案，至少部分定向光致变色-二色性化合物的过程可包括至少部分有序化各向异性材料和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。更进一步，尽管不是必需的，光致变色-二色性化合物可在活化状态下定向，例如通过将光致变色-二色性化合物暴露于足以引起光致变色-二色性化合物从第一状态转换为第二状态而同时定向光致变色-二色性化合物的光化辐射。

在另一个实施方案中，在基材上形成涂层的过程可包括将定向介质施涂至基材上，并且调整涂层以响应于光化辐射从第一状态转换为第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程可包括至少部分有序化定向介质，将光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的涂层上，和至少部分定向光致变色-二色性化合物。

在一个实施方案中，将光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的涂层的过程可包括在包含定向介质的涂层上形成包含光致变色-二色性化合物和各向异性材料的涂层。此外，尽管不是必需的，包含定向介质的涂层可在施涂光致变色-二色性化合物前至少部分固定。

另外或此外，光致变色-二色性化合物可通过浸透作用被施涂于包含至少部分有序化的定向介质的涂层上。合适的渗透技术例如描述在美国专利5,130,353和5,185,390中，其说明书具体引入本文供参考。例如，尽管本文没有限制，通过施涂光致变色-二色性化合物(作为净光致变色-二色性化合物或溶于聚合物或其它有机溶剂载体中)，和在加热或不加热的情况下允许光致变色-二色性化合物扩散进入包含至少部分有序化的定向介质的涂层中，光致变色-二色性化合物可被施涂于包含至少部分有序化的定向介质的涂层中。此外，如果需要，光致变色-二色性化合物可以暴露于足以在扩散过程中引起光致变色化合物从第一状态转换到第二状态的光化辐射。

本文公开的其它实施方案提供制造光学元件的方法，该方法包括在基材上形成包含定向介质的涂层，并至少部分有序化定向介质，在包含定向介质的涂层上形成包含定向转移材料的涂层，以及用定向介质将定向转移材料至少部分地定向，和在定向转移材料上形成包含各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层，用定向转移材料至少部分定向各向异性材料，和用各向异性材料至少部分定向光致变色-二色性化合物。

此外，根据本文公开的各种实施方案，形成包含定向转移材料的涂层的过程可包括形成包含定向转移材料的第一涂层，该第一涂层具有2-8微米的厚度，用定向介质至少部分定向第一涂层的定向转移材料，和固定第一涂层的定向转移材料。其后，厚度为大于5微米到20微米并且包含定向转移材料的第二涂层可施涂到第一涂层上并且第二涂层的定向转移材料可用第一涂层的定向转移材料来至少部分定向。

本文公开的再一个其它实施方案提供制造复合光学元件的方法，该方法包括将至少一种至少部分有序化的聚合物片材连接到至少一部分基材上，所述至少部分有序化的聚合物片材包括连接到其至少一部分上的并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分定向的光致变色-二色性化合物。尽管本文没有限制，根据这一个实施方案，至少一种至少部分有序化的聚合物片材例如可包括拉伸聚合物片材、光取向的聚合物片材、至少部分有序化相分离的聚合物片材、或其结合物。

本文公开的其它实施方案提供制造复合光学元件的方法，该方法包括将包含具有第一总方向的至少部分有序化的液晶聚合物、分布在液晶聚合物内的至少部分有序化的液晶材料、和用液晶材料至少部分定向的光致变色-二色性化合物的片材连接到基材上。此外，根据这一个实施方案，分布在液晶聚合物内的液晶材料可具有总体上与液晶聚合物平行的第二总方向。

例如，尽管本文没有限制，根据一个实施方案，形成片材可包括将相分离的聚合物体系施涂基材上，该体系包括含有液晶材料的主体相形成材料、含有液晶材料的客体相形成材料、和至少一种光致变色-二色性化合物。其后，主体相形成材料和客体相形成材料可至少部分有序化，和光致变色-二色性化合物可用客体相形成材料至少部分定向。在定向后，通过聚合反应诱导的相分离和/或溶剂诱导的相分离，客体相形成材料可从主体相形成材料分离，并且相分离的聚合物涂层可从基材上除去而形成片材。

另外地，相分离的聚合物体系可施涂到基材上，如上所讨论的有序化和定向，其后从基材上除去而形成相分离的聚合物片材。随后，光致变色-二色性化合物可浸入片材中，另外地或另外，在涂层从基材上除去而形成片材之前，光致变色-二色性化合物可浸入涂层中。

根据再一个实施方案，形成片材可包括：形成至少部分有序化的液晶聚合物片材并将液晶基团和光致变色-二色性化合物浸入液晶聚合物片材中。例如，根据这一个实施方案，包含液晶聚合物的片材可以通过在形成过程中可至少部分有序化所述液晶聚合物的形成聚合物片材的方法(例如通过挤出)来形成和至少部分有序化。另外地，液晶聚合物可浇铸到基材上并且通过如上所述的一种有序化液晶材料的方法至少部分有序化。例如，尽管本文没有限制，液晶材料可暴露于磁场或电场。在至少部分有序化后，液晶聚合物可至少部分固定并且从基材上去除而形成包括至少部分有序化的液晶聚合物主体的片材。更进一步，液晶聚合物片材可浇铸、至少部分固定、和随后拉伸形成包括至少部分有序化的液晶聚合物的片材。

在形成包括至少部分有序化的液晶聚合物的片材后，液晶基团和光致变色-二色性化合物可浸入液晶聚合物主体中。例如，尽管本文没有限制，通过将液晶基团和光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物施涂到液晶聚合物上，然后在加热或不加热的情况下让液晶基团和光致变色-二色性化合物扩散到液晶聚合物片材中，可使液晶基团和光致变色-二色性化合物浸入液晶聚合物中。另外地，包含液晶聚合物的片材可浸入液晶基团和光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物中，并且液晶基团和光致变色-二色性化合物可在加热或不加热的情况下通过扩散作用浸入液晶聚合物片材中。

根据再一个实施方案，形成片材可包括形成液晶聚合物片材，用液晶基团和光致变色-二色性化合物浸渗液晶聚合物片材(例如如以上所讨论)，和其后将液晶聚合物、液晶基团、和分布在其中的光致变色-二色性化合物至少部分有序化。尽管本文没有限制，例如，液晶聚合物片材、液晶基团和分布在其中的光致变色-二色性化合物可通过拉伸液晶聚合物片材来至少部分有序化。此外根据这一个实施方案，液晶聚合物片材可使用普通的聚合物加工技术，例如但不限于挤出和浇铸来形成。

在再一个实施方案中，将包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层的光取向聚合物片材施涂至基材上。例如，根据这一个实施方案，光取向的聚合物片材可通过如下获得：通过在脱模层上施涂光可取向的聚合物网络的层形成光取向的聚合物片材，并且随后将光可取向的聚合物网络有序化和至少部分固化；在包括光可取向的聚合物网络的层上形成各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层，用光可取向的聚合物网络至少部分定向各向异性材料和光致变色-二色性化合物，和固化各向异性材料。然后除去脱模层并且从脱模层除去包括各向异性材料和光致变色-二色性化合物的涂层的光可取向的聚合物网络的层以形成有序化的聚合物片材。

此外，根据本文公开的各种实施方案，将包括光致变色-二色性化合物的聚合物片材连接到基材的过程例如可包括以下的至少一种：层压、熔融、模内浇铸、和将聚合物片材粘结到基材上。本文中所用的模内浇铸包括各种浇铸技术，例如但不限于：覆盖模塑，其中片材放置在模具中并且在至少一部分片材上形成(例如通过浇铸)基材；和注塑，其中基材在片材周围形成。根据一个实施方案，聚合物片材可层压到基材的第一部分的表面上，并且基材的第一部分可放置在模具中。其后，基材的第二部分可在基材的第一部分的表面上形成(例如通过浇铸)，使得聚合物层处于基材的两部分之间。

另一个具体的实施方案提供制造光学元件的方法，包括在光学基材上，更具体而言在眼用基材上，覆盖模塑包括至少部分有序化的液晶材料和至少部分定向的光致变色-二色性化合物的涂层。参见图2，根据这一个实施方案，该方法包括将光学基材212的表面210与透明模具216的表面214相邻放置，以确定模塑区域217。透明模具216的表面214可为凹形或球形阴模(如图中所示)，或它可具有所需的其它构型。此外，尽管不是必需的，垫片或间隔片215可放置在光学基材212和透明模具216之间。在放置光学基材212后，可将包含至少一种(未显示)的液晶材料218引入由光学基材212的表面210和透明模具216的表面214确定的模塑区域217中，从而引起至少一部分液晶材料218在两者之间的流动。其后，液晶材料218可至少部分有序化，例如通过暴露于电场、磁场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、和/或线性偏振的可见辐射，以及用液晶材料至少部分地定向光致变色-二色性化合物。其后，液晶材料可聚合。在聚合后，在其表面上具有包括至少部分有序化的液晶材料和光致变色-二色性化合物的涂层的光学基材可从模具中脱出。

另外地，包含光致变色-二色性化合物的液晶材料218在将光学基材212的至少一部分表面210与模具相邻放置之前被引入透明模具216的表面214上，使得至少一部分表面210接触至少一部分液晶材料218，从而引起液晶材料218在表面210和表面214之间流动。其后，液晶材料218可至少部分有序化，并且光致变色-二色性化合物可如上所讨论的至少部分定向。在液晶材料的聚合后，在其表面上具有包括至少部分有序化的液晶材料和光致变色-二色性化合物的涂层的光学基材可从模具中脱出。

根据其它实施方案，包括至少部分有序化的液晶材料、但没有光致变色-二色性化合物的涂层可如上所讨论在光学基材的表面上形成。在从模具中脱出基材和涂层后，可将光致变色-二色性化合物浸入液晶材料中。

尽管在图2中没有显示，另外或此外，具有第一总方向的取向机构可在将液晶材料引入模具之前被放置在透明模具的表面上和/或在光学基材的表面与液晶材料接触之前被放置在光学基材的表面上。此外，根据这一个实施方案，有序化液晶材料的过程可包括在模具的表面上和/或在光学基材的表面上用取向机构至少部分定向液晶材料。

在使用以上公开的任何方法制造光致变色的线性偏振元件后，双折射层(b)与其连接。可例如通过层压或粘合将双折射层施涂到光致变色的线性偏振元件上。另外地，双折射层(b)可通过本领域已知的方法，例如热冲压连接到光致变色的线性偏振元件上。用于将双折射层连接到光致变色的线性偏振元件上的合适的粘合剂包括在美国专利号6,864,932的第4栏，第65行至第60栏中公开的那些，其引入本文供参考。

尽管本文没有限制，可以考虑制造涂层的上述覆盖模塑方法可特别用于在多焦点眼用透镜上形成涂层，或用于为需要较厚定向机构的其它应用形成涂层。

如先前所讨论，本文公开的各种实施方案涉及显示元件和器件。此外，如先前所讨论，本文中所用的术语“显示器”是指文字、数值、符号、设计或图画方面的信息的看得见的表示。显示元件和器件的实例包括屏幕、监视器和安全元件。安全元件的实例包括连接到基材上的安全条纹和认证条纹，例如但不限于：出入证和通行证，例如车票、徽章、鉴别证或会员证、借记卡等；流通票据和非流通票据，例如汇票、支票、债券、票据、存款单、股票等；政府公文，例如货币、执照、身份证、福利卡、签证、护照、官方证书、契据等；生活消费品，例如软件、压缩光盘(“CD”)、数字-视频光盘(“DVD”)、电气用具、消费电子设备、体育用品、小汽车等；信用卡；和商品贴签、标签和包装材料。

例如，在一个实施方案中，显示元件为连接到基材的安全元件。根据这一个实施方案，安全元件包括具有第一状态和第二状态的涂层，和适合于响应于至少光化辐射从第一状态转换为第二状态，响应于热能恢复到第一状态，和在第一状态和第二状态中的至少一种线性地偏振所透过的辐射。适合于响应于至少光化辐射从第一状态转换为第二状态，响应于热能恢复到第一状态，和在第一状态和第二状态中的至少一种线性地偏振所透过的辐射的涂层及其制备方法的实例在上文详细地描述。

根据这一个实施方案，安全元件可为安全条纹和/或认证条纹。此外，安全元件可连接到选自透明基材和反射基材的基材上。另外地，根据其中需要反射基材的某些实施方案，如果基材对于预定应用不是反射性或充分反射性的，反射材料可在基材上施涂安全条纹之前首先施涂于基材上。例如，反射性铝涂层可在基材上形成安全元件之前被施涂于基材上。更进一步，安全元件可连接到选自未着色的基材、着色的基材、光致变色基材、着色的光致变色基材、线性偏振基材、圆形偏振基材和椭圆形偏振基材的基材上。

另外，根据上述实施方案的涂层可包括在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比的至少一种光致变色-二色性化合物。根据本文公开的其它实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的至少2.3的平均吸收比。根据仍然其它实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的1.5-50的平均吸收比。根据其它实施方案，光致变色-二色性化合物可在活化状态下具有根据池法测定的4-20的平均吸收比，可进一步具有3-30的平均吸收比，可更进一步具有2.5-50的平均吸收比。然而，一般而言，光致变色-二色性化合物的平均吸收比可为足以为器件或元件赋予所需性能的任何平均吸收比。以上详细地描述了适合与这一个实施方案相结合使用的光致变色-二色性化合物的实例。

此外，根据上述实施方案的安全元件可进一步包括一种或多种其它涂层或片材，以便形成如在美国专利6,641,874中所描述的具有视角依赖性特征的多层反射安全元件，其具体引入本文供参考。例如，一个实施方案提供连接到基材的安全元件，它包括在至少一部分基材上的涂层，该涂层具有第一状态和第二状态，和适合于响应于至少光化辐射从第一状态转换为第二状态，响应于热能恢复到第一状态，和在第一状态和第二状态中的至少一种线性地偏振所透过的辐射；和至少一种附加的至少部分涂层或片材，该涂层或片材选自双折射层、偏振涂层或片材、光致变色涂层或片材、反射涂层或片材、着色的涂层或片材、圆形偏振涂层或片材、阻隔涂层或片材(即延迟或阻止传播辐射通过的涂层或片材)、和宽视角涂层或片材(即增强视角的涂层或片材)。此外，根据这一个实施方案，至少一种附加的涂层或片材可位于具有第一状态和第二状态的涂层之上或在其之下，或多层涂层和/或片材可位于这一涂层之上和/或之下。

其它实施方案提供液晶池，它可为显示元件或器件，包括具有第一表面的第一基材和具有第二表面的第二基材，其中第二基材的第二表面与第一基材的第一表面相对并以一定距离间隔，从而确定开口区域。此外，根据这一个实施方案，适合于至少部分有序化的液晶材料和适合于至少部分定向并在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比的光致变色-二色性化合物位于由第一表面和第二表面确定的开口区域内以形成液晶池。

此外根据这一个实施方案，第一基材和第二基材可独立地选自未着色的基材、着色的基材、光致变色基材、着色的光致变色基材和线性偏振基材。

根据本文公开的各种实施方案的液晶池可进一步包括与第一表面相邻的第一取向机构和与第二表面相邻的第二取向机构。如先前所讨论，可以用取向的表面来定向液晶材料。因而，根据这一个实施方案，液晶池的液晶材料可用第一和第二取向机构来至少部分定向。

更进一步，第一电极可与第一表面相邻，第二电极可与第二表面相邻，和液晶池可形成电路。此外，如果存在取向机构(如以上所讨论)，电极可插入取向机构和基材的表面之间。

另外，根据本文公开的各种实施方案的液晶池可进一步包括连接到第一基材和第二基材中的至少一种的表面的至少一部分上的选自线性偏振涂层或片材、光致变色涂层或片材、反射涂层或片材、着色的涂层或片材、圆形偏振涂层或片材、椭圆形偏振涂层或片材、阻隔涂层或片材、和宽视角涂层或片材中的涂层或片材。

本文公开的其它实施方案提供光学元件，它包括基材和在至少一部分基材上具有第一状态和第二状态的涂层，该涂层包括具有贯穿涂层的厚度螺旋形排列的分子的手性向列型或胆甾醇型液晶材料；和用液晶材料定向以使光致变色-二色性化合物的分子的长轴总体上平行于液晶材料的分子的至少一种光致变色-二色性化合物。根据这一个实施方案，涂层可适合于在至少一种状态下圆形地偏振或椭圆形地偏振。

在另一个非限制性实施方案中，本发明的光学元件包括基材如用于光敏产品的包装材料，该基材连接到包括线性偏振涂层或包含在活化状态下具有至少1.5的平均吸收比的至少部分定向的可逆光致变色-二色性材料的至少部分有序化的聚合物片材和四分波减速器的组装件的圆形偏振器。在其它非限制性实施方案中，平均吸收比为至少2.3。

本文公开的各种实施方案现在将在下面实施例中进行举例说明。

实施例

实施例1

步骤1-光致变色染料混合物

通过将染料加入玻璃瓶中并且用刮刀混合来制备如下所列的固体光致变色染料的混合物(1.6克)。

光致变色染料	全部染料混合物的重量百分数
		光致变色的A(1)	28.0
光致变色的B(2)	17.8
		光致变色的C(3)	22.2
光致变色的D(4)	32.0

(1)光致变色的A据报导为产生浅紫色活化颜色的茚并萘并吡喃。

(2)光致变色的B据报导为产生桃色活化颜色的茚并萘并吡喃。

(3)光致变色的C据报导为产生蓝绿活化颜色的茚并萘并吡喃。

(4)光致变色的D据报导为产生绿蓝活化颜色的茚并萘并吡喃。

步骤2-树脂稳定剂混合物

制备基于如下表所列的全部树脂固体重量的重量百分数的固体稳定剂混合物。

(5)144据报导为可由CIBA Specialty Chemicals获得的具有CAS No.63843-89-0的位阻胺类(HALS)的光稳定剂。

(6)

12据报导为可从CIBA Specialty Chemicals获得的具有CAS No.80410-33-9的聚合物加工稳定剂。

(7)1010据报导为具有CAS No.6683-19-8的聚合物加工和热稳定剂。

步骤3-聚合物加工

将Plasti-Corder混合器(由C.W.Brabender Instruments，Inc。制造)加热至190℃。将

5533树脂(约40克，据报导为可由Arkema获得的聚醚嵌段酰胺)加入混料头中并且以65-80转/分(rpm)混合直到熔融。加入来自步骤2的树脂稳定剂混合物并且以相同速度混合约1分钟。加入来自步骤1的光致变色染料混合物并且以相同速度混合约2分钟。通过反转混料头的方向从Plasti-Corder混合器中除去所得混合材料。

将回收的光致变色树脂放置于位于PHI温度控制的压榨机中的两个涂覆的钢板之间。将压榨机加热至190℃。在光致变色树脂开始在底板上熔融后，对顶板施加渐增的压力达1分钟，然后将压力增至2-3吨达约2分钟。压力释放后，除去膜涂覆的板，使在20-25℃下冷却4-5分钟并且在15-25℃下在水中浸渍1-2分钟。Pebax膜容易从Teflon涂覆的钢板上分离。

步骤4-样品制备

部分A

将来自步骤3的一部分膜切成5个放置在具有100微米铝间隔片的2个

聚酯膜之间的5厘米(cm)片。将组装件放置在位于PHI温度控制的压榨机中的两个

涂覆的钢板之间。将压榨机加热至190℃。在钢板与组装件接触1分钟后，将压力增至2-3吨达7-10分钟。压力释放后，将钢板和组装件浸渍于冰水中使样品在小于20秒内从190℃冷却至0℃。将光致变色树脂膜从

聚酯膜拉开。

部分B

将来自部分A的一部分膜切成5个5厘米(cm)片并且放置在

SF7型号5543装置的样品夹持器中。夹持器之间的缝隙为1英寸。将样品在20-22℃和40-65％相对湿度的条件下以10mm/min的速度拉伸为4×(101.5mm)。在拉伸后，1英寸膜显示大约拉伸至3.5英寸。按照这一程序生产两种膜(膜1和膜2)。

部分C

将膜1放置在可从McMaster Car获得的厚度为3.3mm和直径为50.86mm的2个熔凝硅石板之间并且将板用胶带连接在一起。膜1为线性偏振器。对于圆形偏振器，将1个熔凝硅石板放置在PS-100偏振计中。将由Alight获得的并且具有140+/-10nm迟延的¹/₄波片加入熔凝硅石板并且在正交偏振器之间取向以获得表明光轴为沿着与2个线性偏振器传输轴相同方向的零点位置。将膜2添加至¹/₄波片的顶部上并且独立地取向直到观察到最大光强度。在这一位置，膜2的取向使得膜传输轴位于¹/₄波片的快和慢光轴之间的45度。将第二熔凝硅石盘放置在这些膜的顶部并且将全部堆叠体以胶带连接。膜2对于¹/₄波片的快和慢轴之间45度的定向估计为45+/-3度。

用线性偏振器和圆形偏振器对紫外线活化的样品的肉眼观察显示膜1为线性偏振器以及具有¹/₄波片的膜2的堆叠体表现为圆形偏振。

步骤5-样品测试

光具座用来测量薄膜的光学性能并且当测试偏振和圆形偏振性能时得到每一个膜的吸收比。在测试前，将每一个样品在离由SpectronicsCorp提供的4个UV管BLE-7900B的组15厘米(cm)的距离下暴露于活化辐射(UVA)下10分钟，然后在40℃下放置1h。随后，将样品在离由General Electric提供的4个UVless管F4OGO的组15cm的距离下暴露1小时，并且最后在黑暗中保持1小时。然后，将拉伸薄膜组装件放置在光具座上的温度控制的空气室(23℃±0.1℃)中。将活化光源(Newport/Oriel型号67005300-瓦特氙弧灯，该灯装有69911电源和装有Uniblitz VS25(具有VMM-D4快门驱动器)高速计算机控制的快门的68945数字暴露控制器，所述快门在数据收集过程中暂时关闭从而不让杂散光干涉数据收集过程，可除去短波长辐射的Schott 3mm KG-2带通滤波片，用于强度衰减的中性密度滤光片和用于光束准直的聚光透镜)以30°-35°的入射角入射到池组装体的拉伸薄膜侧边而不是¹/₄波片侧边的表面上。

用于监测响应测量的宽带光源按照垂直于池组装体的表面的方式放置.通过用分开末端的、分叉的纤维光缆单独收集和合并来自100-瓦特卤钨灯(由Lambda UP60-14恒压电源控制)的过滤光来获得较短可见光波长的增加信号。来自卤钨灯的一侧的光用Schott KG1滤光片过滤以吸收热量和用Hoya B-440滤光片过滤以便让较短波长通过。灯光的另一侧用Schott KG1滤光片过滤或未过滤。通过将来自灯的每一侧的光聚焦到分开末端的、分叉的纤维光缆的单独端上，和随后汇聚成从电缆的单一端射出的单一光源来收集光。将4″光管连接电缆的单一端以确保适当的混合。

通过使来自光缆的单一端的光通过保持在计算机驱动的、马达带动的旋转阶段(Polytech，PI的型号M-061-PD)中的Moxtek，Proflux偏振器来实现光源的偏振。设定监测光束以使一个偏振平面(0°)垂直于光具座台的平面和第二偏振平面(90°)平行于光具座台的平面。

通过使样品定向完成偏振样品的定向，发现在正交偏振器之间的零强度。在紫外线活化之前，如下定向膜1和2。在0和90度偏振方向收集电暗、参比和暗光谱。将膜1放置在光路中并且激光(集中在635nm的内聚超低噪声二极管激光器组件)通过调动波束控制反光镜和第二MG偏振器(与Moxtek偏振器交叉)穿过正交偏振器和样品进入光路。将样品以3度逐步旋转120度，在计数中发现最小值。然后将样品在这一最小值的+/-5度左右以0.1度逐步旋转以将样品的定向方向设定为+/-0.1度。现在将样品定向为垂直或水平。将激光器转换为关闭，从光路中除去连接反光镜的激光器和MG偏振器。

为了进行线性测量，将池组装体暴露于来自活化光源的6.7W/m²的UVA达15分钟以活化光致变色-二色性染料。具有检测器系统(型号SED033检测器，B滤光片，和散射器)的International Light ResearchRadiometer(型号IL-1700)用于证明在测试前的曝光。然后让在0°偏振平面上偏振的来自监测光源的光通过涂覆样品并且聚焦到1″积分球上，后者使用单功能纤维光缆连接到Ocean Optics 2000分光光度计。在通过样品后，使用Ocean Optics OOIBase32和OOIColor软件，以及PPG专有软件来收集光谱信息。尽管光致变色-二色性染料被活化，但Moxtek偏振器的位置来回旋转将来自监测光源的光偏振到90°偏振平面并且返回。在活化过程中以5秒的间隔和在褪色过程中以每3秒收集数据大约15分钟。对于各测试，调节偏振器的旋转以下面的偏振平面的顺序收集数据：0°、90°、90°、0°等。

获得吸收光谱并且使用Igor Pro软件(可从WaveMetrics获得)分析各池组装件。通过扣除在各测试波长下的池组装体的0时间(即未活化的)吸收测量值，来计算对于各池组装体在各偏振方向的吸收率中的变化。因为在拉伸薄膜中使用多种光致变色化合物而收集适光响应。平均吸收率值在活化曲线的适光区域中获得，其中通过将在这一区域中在每次间隔的吸收率平均化，光致变色响应对于各池组装体为饱和或几乎饱和的(即其中测量的吸收率不提高或不随着时间而显著提高的区域)。对于0°和90°偏振求出在与λ_max-vis+/-5nm对应的预定波长范围内的平均吸收率值，以及在这一范围内各波长的吸收比通过将较大平均吸收率除以小的平均吸收率来计算。对求出的各波长，将5-100个数据点平均化。然后通过将这些各自吸收比平均化来计算光致变色-二色性染料的平均吸收比。然后通过将这些各自吸收比平均化来计算样品的平均吸收比。

结果在下文中报导，其中第一褪色半衰期(“T1/2”)值为在除去活化光源后，在73.4(23℃)下样品中活化形式的光致变色-二色性染料的ΔOD达到最大ΔOD的一半的以秒计时间间隔。第二褪色半衰期(“第二T1/2”)值为除去活化光源后，在73.4(23℃)下样品中活化形式的光致变色-二色性染料的ΔOD达到最大ΔOD的四分之一的以秒计的时间间隔。

对于各样品，上述程序进行至少两次。以下报导的结果为单独的拉伸薄膜作为实施例1A以及具有¹/₄波片的拉伸薄膜作为实施例1B。平均线性吸收比的列表数值表示从两轮试验获得的结果的平均值。线性偏振结果显示在以下表1中。

表1-线性偏振

按照与线性研究相同的方法进行圆形偏振研究，除了以下所述的改进。将Moxtek偏振器在PI旋转阶段上移至膜组装件的相反侧边。为了进行圆形偏振测量，圆形偏振器需要彼此面对以使得四分之一波片彼此面对。为了定向系统，将已知的MG偏振器放置在池组装体之前的位置，以0度对于激光(内聚的超低噪声激光二极管组件-635nm)的最大传输取向。然后将Moxtek偏振器在该阶段上旋转以获得零点位置。将四分之一波片(来自Melles Griot)刚好在Moxtek偏振器前加入光路。使四分之一波片(装配在来自Opto-Sigma的角度计上，其具有离顶板为76mm的旋转中心点：这一组装件装配在来自Melles Griot的1.5英寸阻尼棒上)旋转以获得激光的零点信号。这确保四分之一波片的快或慢轴用Moxtek偏振器传输方向定向。

然后，将Moxtek偏振器旋转45度并且除去MG偏振器。现在Moxtek偏振器将MG四分之一波片的快和慢轴平分并且产生左手或右手圆形偏振光。通过使Moxtek偏振器旋转+/-90度(由快至慢，然后由慢至快交替平分MG四分之一波片的快和慢轴)对于左手和右手圆形偏振光收集电暗、参比和暗参比光谱。

随着收集参比光谱，将样品插入温度控制的空气室中。将Moxtek偏振器旋转45度至水平并且将MG偏振器(在0度)放置在光路中以产生正交偏振器构型。将池组装体放置在光路中并且使激光直接通过正交偏振器和样品。将样品以3度逐步旋转120度，在计数中发现最小值。然后将样品在这一最小值的+/-5度左右以0.1度逐步旋转以将样品的定向方向设定为+/-0.1度。现在将样品定向为垂直或水平。将激光器转换为关闭，从光路中除去连接反光镜的激光器和MG偏振器，将Moxtek偏振器旋转45度以再次平分MG四分之一波片。

在120秒延迟前进行数据收集，以5秒间隔数据收集进行15分钟活化，以3秒间隔进行30分钟褪色或第二半衰期。在数据收集期间使Moxtek偏振器旋转+/-90度。由于Moxtek偏振器的传输轴平分四分之一波片(MG)，那么Moxtek偏振器的旋转从平分快-慢轴到平分慢-快轴进行，其在一种取向中产生右手圆形偏振光而在另一种取向中产生左手圆形偏振光。

用四分之一波片测量拉伸薄膜的方法基本相同，除了通过使用1.0和0.5ND滤光片降低激光强度。对于单独拉伸薄膜圆形偏振研究的结果包括实施例1C以及具有¹/₄波片的拉伸薄膜的结果包括实施例1D并且列在下表2中。

表2-圆形偏振

在表2中，圆形偏振的样品1D显示平均圆形吸收比为2.38，而线性偏振的样品1C显示平均圆形吸收比为1.0。线性偏振器没有与圆形偏振器“交叉”，证明了ID表现为圆形偏振。

应当理解的是，本说明书举例说明与清楚了解本发明有关的本发明的各方面。为了简化本说明书，对于本领域熟练技术人员显而易见的和因此不促进对本发明更透彻理解的本发明的某些方面没有在这里给出。尽管本发明已经就某些实施方案进行了描述，但是本发明不限于所公开的具体实施方案，而是希望覆盖在由所附权利要求定义的本发明精神和范围内的改进。

Claims (40)

1.一种光学元件，包括： 

(a)光致变色线性偏振元件，包括： 

(i)基材；和 

(ii)至少一个连接到基材的涂层，该涂层具有第一吸收状态和第二吸收状态并且适于响应于光化辐射从第一吸收状态转换为第二吸收状态，响应于光化辐射和/或热能恢复到第一吸收状态，以及在第一吸收状态和/或第二吸收状态下线性地偏振透过的辐射；其中涂层(ii)包括在活化状态下具有至少1.5的平均吸收比的至少部分定向的、可逆的光致变色-二色性材料；和 

(b)至少一个连接到光致变色的线性偏振元件(a)的包括聚合物涂层或聚合物片材的双折射层，其中该双折射层(b)通过使双折射层的慢轴方向相对偏振器的定向方向取向以产生圆形或椭圆形偏振的方式施涂至所述光致变色线性偏振元件。 

2.根据权利要求1的光学元件，其中所述光致变色-二色性材料包括： 

(a)至少一种选自吡喃、噁嗪和俘精酸酐中的光致变色基团PC；和 

(b)至少一种连接到所述至少一种光致变色基团的延长剂L，并且由下式表示： 

-[S₁]_c-[Q₁-[S₂]_d]_d'-[Q₂-[S₃]_e]_e'-[Q₃-[S₄]_f]_f'-S₅-P 

其中： 

(i)各Q₁、Q₂和Q₃在各情况下独立地选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳基、未被取代或取代的脂环族基团、未被取代或取代的杂环基团、及其混合物，其中取代基选自：由P表示的基团、液晶基团、卤素、多(C₁-C₁₈烷氧基)、C₁-C₁₈烷氧基羰基、C₁-C₁₈烷基羰基、C₁-C₁₈烷氧基羰基氧基、芳氧基羰基氧基、全氟代(C₁-C₁₈)烷氧基、全氟代(C₁-C₁₈)烷氧基羰基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基羰基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基氨 基、二(全氟代(C₁-C₁₈)烷基)氨基、全氟代(C₁-C₁₈)烷基硫基、C₁-C₁₈烷基硫基、C₁-C₁₈乙酰基、C₃-C₁₀环烷基、C₃-C₁₀环烷氧基、被氰基、卤素或C₁-C₁₈烷氧基单取代、或被卤素多取代的直链或支化C₁-C₁₈烷基、和包括下列式的一种的基团：-M(T)_(t-1)和-M(OT)_(t-1)，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能化基团、有机官能化烃基、脂族烃基和芳族烃基，和t为M的化合价； 

(ii)c、d、e和f各自独立地选自1-20的整数，包括端值；且各S₁、S₂、S₃、S₄和S₅在各情况下独立地选自以下间隔单元： 

(A)-(CH₂)_g-、-(CF₂)_h-、-Si(CH₂)_g-、-(Si[(CH₃)₂]O)_h-，其中g在各情况下独立地选自1-20；h为1-16的整数，包括端值； 

(B)-N(Z)-、-C(Z)=C(Z)-、-C(Z)=N-、-C(Z')-C(Z')-或单键，其中Z在各情况下独立地选自氢、C₁-C₁₈烷基、C₃-C₁₀环烷基和芳基，和Z'在各情况下独立地选自C₁-C₁₈烷基、C₃-C₁₀环烷基和芳基；和 

(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直链或支化C₁-C₂₄亚烷基残基，所述C₁-C₂₄亚烷基残基为未被取代的、被氰基或卤素单取代的、或被卤素多取代的；条件是当两个包括杂原子的间隔单元连接在一起时，间隔单元连接时要求杂原子不直接彼此连接，以及当S₁和S₅分别连接至PC和P上时，它们在连接时要求两个杂原子不直接彼此连接； 

(iii)P选自：羟基、氨基、C₂-C₁₈烯基、C₂-C₁₈炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、氢化硅烷基、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸根、硫代异氰酸根、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧羰基氧基、环氧、羧酸、羧酸酯、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、氨基羰基、C₁-C₁₈烷基氨基羰基、氨基羰基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷氧基羰基氧基、卤代羰基、氢、芳基、羟基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷基、C₁-C₁₈烷氧基、氨基(C₁-C₁₈)烷基、C₁-C₁₈烷基氨基、二(C₁-C₁₈)烷基氨基、C₁-C₁₈烷基(C₁-C₁₈)烷氧基、C₁-C₁₈烷氧基(C₁-C₁₈)烷氧基、硝基、多(C₁-C₁₈)烷基醚、(C₁-C₁₈)烷基(C₁-C₁₈)烷氧基(C₁-C₁₈)烷基、多亚乙基氧基、多亚 丙基氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C₁-C₁₈)烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C₁-C₁₈)烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰氧基苯基、2-氯丙烯酰胺基、2-苯基丙烯酰胺羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸根(C₁-C₁₈)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未被取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团及其混合物中的取代和未被取代的手性或非手性一价或二价基团，其中取代基独立地选自C₁-C₁₈烷基、C₁-C₁₈烷氧基、氨基、C₃-C₁₀环烷基、C₁-C₁₈烷基(C₁-C₁₈)烷氧基、氟(C₁-C₁₈)烷基、氰基、氰基(C₁-C₁₈)烷基、氰基(C₁-C₁₈)烷氧基或其混合物，或P为具有2-4个反应性基团的结构或P为未被取代或取代的开环易位聚合前体； 

(iv)d'、e'和f'各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d'+e'+f'的总和为至少1。 

3.根据权利要求1的光学元件，进一步包括连接到至少一部分基材上的具有至少第一总方向的至少一种取向机构。 

4.根据权利要求1的光学元件，其中涂层(ii)包括两种或更多种至少部分定向可逆的光致变色-二色性材料，其中该光致变色-二色性材料具有互补的吸收光谱和/或互补的线性偏振状态。 

5.根据权利要求1的光学元件，其中所述涂层(ii)包括至少一种自组装材料。 

6.根据权利要求5的光学元件，其中所述自组装材料选自液晶材料、嵌段共聚物及其混合物。 

7.根据权利要求1的光学元件，其中涂层(ii)进一步包括含有至 少部分有序化的主体相和至少部分有序化的客体相的相分离聚合物，其中该客体相包括用客体相至少部分定向的可逆的光致变色-二色性化合物。 

8.根据权利要求1的光学元件，其中所述涂层(ii)进一步包括含有至少部分有序化的各向异性材料和聚合物材料的互穿聚合物网络，其中该各向异性材料包括用各向异性材料至少部分定向的可逆的光致变色-二色性化合物。 

9.根据权利要求1的光学元件，其中所述涂层(ii)包括具有第一有序化区域和与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域的涂层，从而在涂层中形成所需图案，所述第一有序化区域具有第一总方向，所述第二有序化区域具有与所述第一总方向相同或不同的第二总方向。 

10.根据权利要求1的光学元件，其中所述涂层(ii)适于响应于光化辐射从第一状态转换为第二状态，以及在至少第二状态下线性地偏振所透过的辐射。 

11.根据权利要求1的光学元件，其中所述涂层(ii)进一步包括至少一种选自以下的添加剂：染料、定向促进剂、动力学增强添加剂、光引发剂、热引发剂、聚合抑制剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变性能控制剂、流平剂、自由基清除剂、胶凝剂和粘合促进剂。 

12.根据权利要求1的光学元件，进一步包括至少一种附加的至少部分涂层，选自光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、过渡涂层、底涂层、粘合涂层、反射镜涂层和保护涂层。 

13.根据权利要求1的光学元件，其中所述双折射层(b)包括具备有第一总方向的第一有序化区域、和具有与第一总方向相同或不同的第 二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域的层，从而在层中形成所需图案。 

14.根据权利要求1的光学元件，其中所述双折射层(b)包括选自自组装材料和成膜材料的聚合物涂层。 

15.根据权利要求1的光学元件，其中所述双折射层(b)包括包含以下的聚合物片材：自组装材料、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多环烯烃、聚氨酯、聚(脲)氨酯、聚硫氨酯、聚硫(脲)氨酯、多元醇(烯丙基碳酸酯)、乙酸纤维素、纤维素二醋酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚烯烃、聚亚烷基醋酸乙烯酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇缩甲醛)、聚(乙烯醇缩乙醛)、聚(偏二氯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚砜、聚烯烃、其共聚物、和/或其混合物。 

16.根据权利要求1的光学元件，其中所述双折射层(b)包括四分之一波片。 

17.根据权利要求1的光学元件，其中所述光学元件包括眼用元件、显示元件、窗口、反光镜、包装材料、和/或有源的和无源的液晶池元件和器件。 

18.根据权利要求17的光学元件，其中眼用元件包括矫正镜片、非校正镜片、隐形眼镜、眼内透镜、放大透镜、防护透镜或面罩。 

19.根据权利要求17的光学元件，其中显示元件包括屏幕、监视器、和安全元件。 

20.根据权利要求1的光学元件，其中所述基材由有机材料、无机 材料、或其组合形成。 

21.根据权利要求20的光学元件，其中所述基材为至少半透明的。 

22.根据权利要求21的光学元件，其中所述光学元件连接至显示元件。 

23.一种复合光学元件，包括： 

(a)至少一种光致变色线性偏振元件，包括： 

(i)至少部分有序化的聚合物片材；和 

(ii)用聚合物片材至少部分定向并且在活化状态下具有至少1.5的平均吸收比的可逆光致变色-二色性材料；和 

(b)至少一种连接到光致变色的线性偏振元件(a)的包括聚合物涂层或聚合物片材的双折射层，其中该复合光学元件适于圆形或椭圆形偏振所透过的辐射，和其中该双折射层(b)通过使双折射层的慢轴方向相对偏振器的定向方向取向以产生圆形或椭圆形偏振的方式施涂至所述光致变色线性偏振元件。 

24.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述光致变色-二色性材料选自： 

(1)3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶基)苯基)-13,13-二甲基茚并[2',3':3,4]-萘并[1,2-b]吡喃； 

(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羟乙基)哌啶-4-基)丙基)哌啶子基)苯基)-13,13-二甲基茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]吡喃； 

(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基苯氨基甲酰基)-哌啶-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基哌嗪-1-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]吡喃； 

(4)3-苯基-3-(4-([1,4']双哌啶基-1'-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-([1,4']双哌啶基-1'-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b] 吡喃； 

(5)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]吡喃；和 

(6)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4'-辛氧基联苯基-4-羰基氧基)哌啶-1-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]吡喃。

25.根据权利要求23的光学元件，其中所述聚合物片材包括自组装材料、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多环烯烃、聚氨酯、聚(脲)氨酯、聚硫氨酯、聚硫(脲)氨酯、多元醇(烯丙基碳酸酯)、乙酸纤维素、纤维素二醋酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、聚烯烃、聚亚烷基醋酸乙烯酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇缩甲醛)、聚(乙烯醇缩乙醛)、聚(偏二氯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚砜、聚烯烃、其共聚物、和/或其混合物。 

26.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述聚合物片材(i)选自拉伸聚合物片材、至少部分有序化的液晶聚合物片材、和光取向的聚合物片材。 

27.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述聚合物片材(i)包括具备有第一总方向的第一有序化区域、和具有与第一总方向相同或不同的第二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域的片材，从而在片材中形成所需图案。 

28.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述光致变色的线性偏振元件适于响应于光化辐射从第一状态转换为第二状态，以及在至少第二状态下线性地偏振所透过的辐射。 

29.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述双折射层(b)包括四分之一波片。 

30.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述双折射层(b)包括选自自组装材料和成膜材料的聚合物涂层。 

31.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述双折射层(b)包括包含以下的聚合物片材：自组装材料、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多环烯烃、聚氨酯、聚(脲)氨酯、聚硫氨酯、聚硫(脲)氨酯、多元醇(烯丙基碳酸酯)、乙酸纤维素、纤维素二醋酸酯、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、亚烷基醋酸乙烯酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚砜、聚烯烃、其共聚物、和/或其混合物, 

(b)包括聚合物组合物。 

32.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述双折射层(b)包括具备有第一总方向的第一有序化区域、和具有与第一总方向相同或不同的第二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域的层，从而在层中形成所需图案。 

33.根据权利要求23的复合光学元件，进一步包括由有机材料、无机材料、或其组合形成的基材。 

34.根据权利要求33的复合光学元件，其中所述基材为至少半透明的。 

35.根据权利要求33的复合光学元件，其中所述基材包括未着色的基材、着色的基材、光致变色基材、着色的光致变色基材、和线性偏 振基材。 

36.根据权利要求23的复合光学元件，其中所述光学元件包括眼用元件、显示元件、窗口、反光镜、包装材料、和/或有源的和无源的液晶池元件和器件。 

37.根据权利要求36的复合光学元件，其中眼用元件包括矫正镜片、非校正镜片、隐形眼镜、眼内透镜、放大透镜、防护透镜或面罩。 

38.根据权利要求36的复合光学元件，其中显示元件包括屏幕、监视器、和安全元件。 

39.根据权利要求23的复合光学元件，连接至显示元件。 

40.根据权利要求39的复合光学元件，进一步包括至少一种附加的至少部分涂层，选自光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、过渡涂层、底涂层、粘合涂层、反射镜涂层和保护涂层。 

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