CN102316835A - 光学控制设备及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

通过本文本发明所公开的方法，可以将取向的发色材料层从柔性基底转移到接纳基底，从而形成用于液晶单元组件中的子组件。所述取向的发色材料层可以充当用于定向液晶材料的定向层，并且也可以掺入多色性染料，以便起到偏振层的作用。可转移较大面积的取向的发色材料层，这允许能够制备较大的液晶单元，所述较大的液晶单元用于如自动变光滤光器中，所述自动变光滤光器用于例如在焊接操作中保护眼睛。本发明也公开了弯曲的液晶单元。

Description

光学控制设备及其制备方法
背景技术
所谓的自动变光滤光器通常用于例如焊接的应用，此时需要阻挡高强度的入射光。典型的自动变光滤光器可以可控制地从不经受高强度光时的明亮(相对透明)状态变为暴露在这种光下时的黑暗(相对不透明)状态。这种自动变光滤光器通常由沿着同一光程对齐的一个或多个偏振层和一个或多个液晶单元的组合构造而成。
在液晶单元中，液晶材料的分子通常沿优选方向对齐。通常通过在液晶材料的每一侧均使用定向层来实现此定向。定向层通常为聚合物膜(如聚酰亚胺)，聚合物膜沿单一方向机械地摩擦，从而得到取向的结构，该结构对液晶材料赋予定向作用。然后可通过施加电场来改变液晶材料的定向，以便调控液晶单元的光透射率。
已发现当发色材料沉积并干燥从而形成高度取向的结构时，发色材料可在液晶单元中用作定向层。另外，多色性染料已掺入到发色材料中，使得经过干燥并取向的发色材料可以充当偏振层。因此，其中含有多色性染料的发色材料可以形成可起到组合定向层/偏振层的作用的单一层。
发明内容
通过本文公开的方法可以在柔性基底上形成(如涂覆并干燥)取向的发色材料层，然后将其从柔性基底物理地转移到接纳基底，从而形成用于在液晶单元中使用的定向层。如果发色材料中存在多色性染料，则取向的发色材料可起到用于在液晶单元中使用的偏振层的作用。本文还公开了弯曲的液晶单元。
因此，在一个方面，本文公开了光学控制设备，该光学控制设备包括：光学透明的第一基底，其至少包括弯曲的第一主表面；导电层，其与第一基底的弯曲的第一主表面相邻；定向偏振层，其与导电层相邻，其中定向偏振层包含取向的发色材料，该取向的发色材料还包含至少一种多色性染料；光学透明的第二基底，其至少包括弯曲的第一主表面，其中第一基底的弯曲的第一主表面和第二基底的弯曲的第一主表面配合，从而在这两者之间限定腔体；和，介于定向偏振层和第二基底的弯曲的第一主表面之间的液晶材料层，该液晶材料层与定向偏振层接触。
因此在另一方面，本文公开了制备光学控制设备的方法，该方法包括：提供柔性基底；将发色材料沉积在柔性基底上并干燥该发色材料，从而形成取向的发色材料层；提供第一基底，所述第一基底具有至少第一主表面；在取向的发色材料层和第一基底的第一主表面之间提供固化性粘合剂层和导电层；将其上具有取向的发色材料层的所述柔性基底、与所述第一基底的所述第一主表面、所述固化性粘合剂层和所述导电层牵引到一起，从而形成层合结构；固化所述粘合剂；以及，将柔性基底与取向的发色材料层分开。
通过下文对示例性实施例的具体描述，将更充分地理解本发明的这些和其它特征和方面。应当理解，上述说明和以下的详细说明是示例性的，并且不是对本说明的限制。
附图说明
图1为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性方法。
图2为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性方法。
图3为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性方法。
图4为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性方法。
图5为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性子组件。
图6为示意性剖面侧视图，示出本文所公开的示例性子组件。
图7为示意性剖面侧视图，示出示例性液晶单元。
图8为示意性剖面侧视图，示出示例性液晶单元。
图9为透视图，示出示例性的个人防护装置，该个人防护装置包括具有至少一个液晶单元的自动变光滤光器。
除非具体指出，否则附图和图中的元件均未按比例绘制。在附图中，始终使用相同的附图标记表示相同的结构。尽管在本公开中可能使用了例如“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”、“上方”、“下方”、“前部”、“背部”、“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非本文指出，否则这些术语仅在其相对含义下使用。特别应当指出的是，如本文所用，相对于层指出的术语“邻近”表示物理地相互靠近，但不排除在描述为邻近的层之间存在一个或多个附加的层。如本文所用，相对于层的术语“设置”表示物理地相互靠近并相互接触的层。
具体实施方式
通过本文公开的方法可在柔性基底上形成取向的发色材料层，然后将其从柔性基底转移到接纳基底，随后移除柔性基底，从而形成在组件(如液晶单元)中可以使用的子组件。术语“发色”本文定义为非聚合分子，该非聚合分子包含具有多个芳环和/或杂芳环的疏水内芯部分，并且多个亲水取代基排列在疏水内芯部分的周边并通过共价键连接到疏水内芯部分，其中当在水溶液中时，该分子聚集成柱而不是胶束，并且未呈现临界胶束浓度或克拉夫特温度。
发色材料已在(例如)Attwood，T.K.和Lydon，T.E.所著的Molec. Crystals.Liq.Crystals，108，349(1984)(分子晶体与液晶)中有所描述。当在水溶液中时，发色材料往往会聚集成表征为长程秩序的向列型排序。这种分子叠堆过程可呈现多种形态，但通常通过趋于形成由分子层叠堆所产生的柱来表征(由于发色分子的上述结构)。有序的分子叠堆在形成时随着溶液中浓度的增加而增长，但它们与胶束相的不同之处在于它们通常不具有类似表面活性剂的性质，并且未呈现临界胶束浓度。这起因于这样的事实：发色分子包含亲水部分，该部分环绕排列(如间隔排列)在疏水内芯的周边(与常规的两亲分子不同，常规的两亲分子通常包含一个或多个亲水“头部”部分以及一个或多个疏水性“尾部”部分，使得在溶液中多个分子的疏水性部分可群集，以便促进胶束的形成)。这种结构促进柱而不是胶束的形成。
在某些实施例中，发色分子包含具有3、4或5个芳环和/或氮取代芳环的疏水内芯部分，并且至少有两个(亲水)羧基共价键合到核心部分的单独环。
在一些实施例中，发色分子可包含至少一个形式正电荷。例如，发色分子可以为两性离子的，具有至少一个形式正电荷和至少一个形式负电荷。在一些发色分子中，负电荷可由具有解离氢原子的酸性基团(例如处于其碱形式的羧基(即，-COO-))携带。负电荷可由存在的多羧基官能团携带，使得发色分子的正确代表具有两个或更多个共振结构或结构异构体。
在其它实施例中，发色分子可以包括具有如下式I所示的结构的三嗪衍生物。
Figure BPA00001422599100041
由式I表示的化合物的取向使得羧基(-COOH)可与化合物三嗪中心连接的氨基键对位。尽管如式I中所述发色分子是中性的，但它可以替代形式存在，例如两性离子或质子互变异构体。例如，氢原子可从一个羧基上解离，并且可与三嗪环中的一个氮原子或与一个氨基键相缔合。此外，发色分子也可以为盐。羧基也可位于氨基键的间位，如下式II所示，或它可以为对位和间位方向的组合。
Figure BPA00001422599100042
式I和式II中的每个R2可独立地选自任何供电子基团、吸电子基团、电子中性基团或它们的组合。在一些实施例中，R2可以为氢、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基(即，具有式-OR的烷氧基，其中R为烷基)、取代的或未取代的羧烷基(即，具有式-(CO)OR的羧烷基，其中(CO)代表羰基且R为烷基)或它们的组合。合适的取代基包括羟基、烷氧基、羧烷基、磺酸根、卤素官能团或它们的组合。在一个实施例中，R2可以为氢。
式I和式II中的基团R3可以选自取代的杂芳环、未取代的杂芳环、取代的杂环、未取代的杂环，该环通过R3环内的氮原子与三嗪基团连接。如本文所用，术语“杂环的”是指具有包括例如氧、氮、硫之类的杂原子的环状结构的亲水有机化合物，其中环状结构可为饱和的或部分饱和的。如本文所用，术语“杂芳的”是指包括例如氧、氮或硫之类的杂原子的环状结构的有机化合物，其中环状结构为不饱和的。
R3可为(但不限于)杂芳环，杂芳环衍生自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、
Figure BPA00001422599100051
唑、异
Figure BPA00001422599100052
唑、噻唑、二唑、噻二唑、吡唑、三唑、三嗪、喹啉或异喹啉。在许多实施例中，R3包括衍生自吡啶或咪唑的杂芳环。杂芳环R3的取代基可以选自(但不限于)以下取代的基团和未取代的基团中的任何者：烷基、羧基、氨基、烷氧基、硫代基、氰基、羰基氨烷基(即，式为(CO)NHR的基团，其中(CO)表示羰基，R为烷基)、磺酸根、羟基、卤化物基、全氟烷基、芳基、烷氧基或羧烷基。在一些实施例中，R3的取代基可以选自烷基、磺酸根、羧基、卤素基、全氟烷基、芳基、烷氧基，或由羟基、磺酸根、羧基、卤素基、全氟烷基、芳基或烷氧基取代的烷基。
在一些实施例中，R3可以衍生自取代的吡啶，其中取代基优选位于4-位处。在其它实施例中，R3可以衍生自取代的咪唑，其中取代基优选位于3-位处。R3的合适实例可以包括(但不限于)：4-(二甲基氨基)吡啶
Figure BPA00001422599100054
-1-基、3-甲基咪唑
Figure BPA00001422599100055
-1-基、4-(吡咯烷-1-基)吡啶
Figure BPA00001422599100056
-1-基、4-异丙基吡啶-1-基、4-[(2-羟乙基)甲基氨基]吡啶
Figure BPA00001422599100058
-1-基、4-(3-羟丙基)吡啶-1-基、4-甲基吡啶
Figure BPA000014225991000510
-1-基、喹啉
Figure BPA000014225991000511
-1-基、4-叔丁基吡啶
Figure BPA000014225991000512
-1-基和4-(2-磺乙基)吡啶
Figure BPA00001422599100061
-1-基，如下述的式IV至式XIII所示。R3可以选自的杂环的实例包括(例如)吗啉、吡咯烷、哌啶或哌嗪。
一些示例性的R3基团由式XIV表示：
Figure BPA00001422599100063
其中式XIV的R4可以为氢、取代的烷基或未取代的烷基。在一些实施例中，R4可以为氢、未取代的烷基，或由羟基、烷氧基、羧烷基、磺酸根或卤素官能团取代的烷基。在其它实施例中，R4可以为甲基、丙磺酸或油醇(即，脂肪醇)。式V可以为式XIV的子集，其中R4为甲基。
如上所述，式I或式II的发色分子是中性的；然而，本文所述的发色分子可以按具有一个形式正电荷的离子形式存在。发色分子的一个实例为4-二甲基氨基-1-[4，6-二(4-羧苯基氨基)-1，3，5-三嗪-2-基]氯化吡啶
Figure BPA00001422599100071
(式III)，如美国专利No.6,488,866中所述。在式III所示的发色化合物中，R3为二甲基氨基取代的吡啶环，其通过该吡啶环的氮原子连接到三嗪基团。如所示的那样，吡啶氮携带正电荷，而氯离子携带负电荷。
Figure BPA00001422599100072
式III中所示的发色分子也可以按其它互变异构的形式存在，例如其中一个或两个羧基官能团携带负电荷，并且其中正电荷由三嗪基团中的氮原子和吡啶基上的氮中的一个携带。在另一个实施例中，发色分子可以为两性离子的，例如4-({4-[(4-羧基苯基)胺]-6-[4-(二甲基氨基)吡啶
Figure BPA00001422599100073
-1-基]-1，3，5-三嗪-2-基}氨基)苯甲酸盐，如美国专利No.5,948,487(Sahouani等人)中所述。
美国专利No.5,948,487(Sahouani等人)描述了制成水溶液或制成盐的由式I表示的三嗪衍生物，其随后可重新溶解，以形成水溶液。上述式I中所示的三嗪分子的典型合成路线涉及两步工艺。用4-氨基苯甲酸处理氰尿酰氯而获得4-{[4-(4-羧基苯胺基)-6-氯-1，3，5-三嗪-2-基]氨基}苯甲酸。可以利用取代的或未取代的含氮杂环处理此中间体。杂环中的氮原子可以置换三嗪上的氯原子，以形成相应的氯化物盐。式III的两性离子衍生物可以通过以下方法制备：将氯化物盐溶于氢氧化铵中，使其通过阴离子交换柱，以利用氢氧根置换氯离子，然后移除溶剂。通过使用3-氨基苯甲酸而非4-氨基苯甲酸，可以得到如式II所示的替代结构。
在各种实施例中，如本文所公开的发色材料可以具有至多约2400、至多约1600或至多约800的分子量。
在特定实施例中，如本文所公开的发色材料大体上是光学透明的；即，它们不显著吸收可见光。在这种实施例中，发色材料不同于例如染料(如，优先地吸收某些波长的光的化合物)之类的材料。
可以将某些物质添加到发色材料中，以向经涂覆和干燥的发色层赋予额外的功能。因此，在一些实施例中，发色材料包含至少一种染料。在具体的实施例中，发色材料包含至少一种多色性染料(术语“多色性”表示染料分子的光吸收取决于相对于入射光偏振的分子取向而变)。使用这种多色性染料允许发色材料(一旦如本文后面所公开的那样进行取向/干燥，就)能够用作偏振层(如，替代其作为液晶材料的定向层的功能或作为该功能的补充)，从而潜在地消除液晶单元中对单独的偏振层的需要。可以与本文所公开内容一起使用的多色性染料包括平行无色染料和垂直无色染料。合适的染料可以包括(例如)以商品名Direct Red 79和Direct Blue199得自Sensient Technologies(Milwaukee，WI)的材料。
在一些实施例中，发色材料包含至少一种无取向(如，非多色性)染料。可以使用这种染料，从而得到过滤颜色的能力、过滤红外线的能力等。具体地讲，可以将一种或多种非取向染料与一种或多种多色性染料混合，从而得到(如)具有宽泛的光谱特性范围的彩色偏振片。合适的非取向染料可以包括(例如)以商品名Direct Blue 9得自Sensient Technologies的材料。
如上所述的发色组合物可施加(如涂覆)到基底的表面上。要形成涂料组合物，可以任选地在存在一种或多种pH调节化合物的情况下将发色材料溶解到水溶液中，其中添加pH调节化合物可能允许该发色材料在水溶液中更加可溶解。合适的pH调节化合物包括任何已知的碱，例如为氢氧化铵或各种胺。通常，发色材料溶解于温度小于约40℃(如，在室温下)的水溶液中，并且通过添加碱将pH调节到7-10左右。
可以将一种或多种任选的表面活性剂添加到涂料组合物中，以促进该涂料组合物润湿到基底的表面上。合适的表面活性剂包括离子表面活性剂、非离子表面活性剂或它们的组合。也可以添加可用作粘度调节剂(如聚乙二醇)或粘合剂(如低分子量的水解淀粉)的任选的水溶性聚合物添加剂。在各种实施例中，这种任选的添加剂或表面活性剂在涂料组合物中对应存在的量可以为至少0.01重量％、至少0.05重量％或至少0.1重量％(相对于发色材料的干燥涂层重量)。在另外的实施例中，这些任选的添加剂或表面活性剂在涂料组合物中对应存在的量可以为至多1.0重量％、至多0.5重量％或至多0.3重量％(相对于发色材料的干燥涂层重量)。在一些实施例中，可以将一种或多种有机溶剂添加到涂料组合物中。在各种实施例中，可以将有机溶剂添加到涂料组合物中，以实现有机溶剂浓度为涂料组合物的至少0.1重量％、至少0.5重量％、至少1重量％、至少3重量％或至少5重量％。在另外的实施例中，可以将有机溶剂添加到涂料组合物中，以实现的有机溶剂浓度为涂料组合物的高达10重量％、高达9重量％、高达8重量％或高达7重量％。
该涂料组合物也可以包含上述的多色性染料和/或非取向染料，以便向干燥的取向的发色材料层提供所需的光学功能。
可以通过任何合适的方法将该涂料组合物涂敷到基底上，从而提供发色材料的有序排列；例如，通过涂覆技术，例如线绕式涂覆棒或挤出(如，使用高精度挤出模头)方法。在一些实施例中，在施加涂料组合物期间和/或之后将取向(如，剪切取向或磁性取向)施加于涂料组合物。施加这种剪切力可有助于促进发色材料分子的取向，使得在干燥时获得取向的结构。
可以将涂料组合物以任何可用的湿涂层厚度涂敷到基底上。在各种实施例中，涂料组合物可以涂敷到基底上的均一湿涂层厚度为至少1微米、至少3微米、至少5微米或至少10微米。在另外的实施例中，涂料组合物可以涂敷到基底上的均一湿涂层厚度为高达25微米、高达20微米、高达15微米或高达12微米。
从被涂覆的发色材料中移除大量的水(以及任何挥发性有机溶剂(如果存在的话))时，发色材料的分子可以形成高度取向的结构，该结构(如)能够起到与干燥的发色材料层接触的液晶材料的定向层的作用。被涂覆层的干燥可以使用任何合适的干燥方法实现，该方法将允许发色材料形成和/或保持这种取向的结构。特别有用的干燥方法是不会损坏涂层或不会显著破坏在涂覆或沉积期间向取向的发色材料赋予的任何取向的那些方法。在各种具体实施例中，将涂覆材料干燥，以便其包含的水为至多1.0重量％、至多0.5重量％或至多0.1重量％。
在各种实施例中，干燥的取向的发色材料层的厚度可以为至少0.5微米、1.0微米或2微米。在另外的实施例中，干燥的取向的发色材料层的厚度可以为至多约15微米、10微米或5.0微米。
可任选地是，所得的干燥取向的发色材料可(例如)通过使用(如)多官能胺共价地交联，其中多官能胺可与某些发色材料的羧酸部分反应，从而形成酰胺键。在具体的实施例中，干燥的取向的发色材料在交联之前从初始的流延用基底(如下文所述的柔性基底)转移到接纳基底上。
可任选地是，所得的取向的发色材料可(例如)通过使发色材料暴露于多价阳离子而非共价地交联。另外，可以在将取向的发色材料从初始的流延用基底转移到接纳基底之后进行该处理。
上述发色材料包含如上述一种或多种染料，其可以沉积到柔性基底上并且干燥，从而形成取向的发色材料层。合适的柔性基底包括这样的基底：其至少包括一个主表面，发色材料可沉积(如，通过剪切涂覆)到该主表面上并且干燥，以形成取向的发色材料。特别合适的柔性基底至少包括一个主表面，该主表面不会不可接受地改变或减少发色材料在被剪切涂覆到主表面上并且干燥时形成取向的结构的趋势。因此，该柔性基底可以至少包括第一主表面，第一主表面相对平滑并且不具有宏观结构、微观结构、表面粗糙度、表面润湿性的变型形式，总之，其不具有可能减损发色材料形成并保持取向的结构的能力的任何特征或性能。该柔性基底的第一主表面也可以显示具有以下表面特性：允许在相对较大区域(如，至少20cm2)上将该柔性基底与干燥的取向的发色材料层间隔，而不会对取向的发色材料造成不可接受的损坏。可以对该柔性基底的第一主表面进行表面处理、涂覆等，以便根据需要增强这些特性。
该柔性基底的柔韧性有利于让取向的发色材料层转移到接纳基底，特别是转移到接纳基底的弯曲表面上。合适的柔性基底可以包括(例如)由下列物质构成的膜：聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯)及其共聚物和共混物(包括这种膜的取向的类型)；聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)及其共聚物和共混物(包括这种膜的取向的类型，例如双轴取向的聚丙烯膜)；聚醚砜；聚碳酸酯；尼龙；聚醚醚酮；聚砜；聚醚酰亚胺；等等。可以选择柔性基底的第二(相对的)主表面，使其在接触取向的发色材料时不会不可接受地损坏或附着到取向的发色材料上(如，在其上具有取向的发色材料的柔性基底有待自卷的情况下)。或者，可以将单独的保护衬垫施加到取向的发色材料层的面向外的表面上。
本发明人已发现，通过使用如本文所述的方法和材料，可以物理地将干燥的取向的发色材料从柔性基底转移到接纳基底。在上下文中，术语“物理转移”涵盖以下工序：其中物理地将柔性基底上的取向的发色材料和接纳基底牵引到一起(通过移动基底中的一个或两个)，使得取向的发色材料或其上的层接触接纳基底或其上的层，从而形成层合结构，随后将柔性基底与取向的发色材料分开并且移除。在上下文中，物理转移方法因此有别于其它(如，热)转移方法。
本文所公开的物理转移方法还有别于涉及所谓激发步骤(如，热暴露和/或电磁暴露，其目的为弱化介于有待转移的层和柔性基底之间的粘合)的转移方法。这种激发步骤可能需要额外的层(如，激发材料层)，并使转移方法变得复杂。
本发明人已发现，虽然取向的发色材料层(该材料由未交联并且分子量较低的材料构成，而不是由交联和/或通过大分子缠结而强化的聚合物材料构成)可能会因为具有极低的内聚强度而易损坏，但仍可成功进行这种大规模物理转移。这种方法和材料使得可能转移较大区域(如，大于20cm2)的取向的发色材料，并且具体地讲，使得可能将这种较大区域的取向的发色材料转移到接纳基底的弯曲(如，非平面的、弓形)表面上而不让取向的发色材料产生不可接受的损坏、破裂等。
在进行这种转移时，可以使用模制工具施压(如，从与取向的发色材料层相对的柔性基底侧施压)，以便物理地将这些层集合在一起，并形成层合结构，而不损坏取向的发色材料。如果接纳基底的接纳表面是弯曲的，则模制工具的接触表面可以弯曲，以进行匹配。
本发明人已发现，采用这种方式从柔性基底转移到接纳基底上的取向的发色材料层可用作液晶单元中的定向层。这种使用需要将起初接触柔性基底的发色材料层的表面(与干燥期间暴露于空气的表面相对)用作定向表面。因此，已经发现的是，如果选择适当，那么柔性基底表面将不会不可接受地抑制在干燥期间与此表面接触的取向的发色材料分子在干燥处理过程中充分地取向。另外，该柔性基底将以这种方式与干燥的取向的发色材料层间隔，以至于不会干扰较大区域上的取向的发色材料分子的取向。这些特性组合在一起，允许使用此转移方法得到取向的发色材料层，其可充当较大面积的液晶单元的定向层。
本发明人已发现，可以使用固化性粘合剂，以有利于取向的发色材料层转移到接纳基底，并将取向的发色材料层粘合到该接纳基底(直接或间接粘合，如本文稍后的详细讨论)。如果选择适当，这种固化性粘合剂可粘合到取向的发色材料，而不损坏或破坏发色材料的取向。这种固化性粘合剂可以包含活性基团，该活性基团可形成共价键，从而交联、固化和/或硬化粘合剂。在一个实施例中，固化性粘合剂在其未固化状态下为相对可流动的，使得其可与取向的发色材料层的表面以及另一个层的另一个(相反朝向的)表面接触，并且可充分地浸润这两个表面，从而在对粘合剂进行固化操作时建立至两个表面的粘结。因此，在一个实施例中，(未固化的)固化性粘合剂设置在层中，使得粘合剂层的一个主表面与取向的发色材料的主表面接触，同时粘合剂层的另一个主表面与接纳基底的主表面(或与附加层的表面，如在接纳基底的主表面上存在的导电层)接触。同时，如本文随后所讨论，也可以在取向的发色材料的顶上提供附加的层(如，导电层)，使得此附加层的表面为由粘合剂接触并粘合的表面，而不是直接粘合剂粘合到取向的发色材料层。
一旦固化性粘合剂与需要粘合到一起的两个层接触，该粘合剂就被固化。这种固化可以通过应用激发处理(可以为加热、辐射等，如就可光致固化的粘合剂而言)而进行。或者，可以通过有待粘合的层之一上存在的外来物质(如，就氰基丙烯酸酯粘合剂而言)而激发固化过程。或者，如果粘合剂为(例如)涂覆前混合的两部分粘合剂，则可以允许该粘合剂随时间推移(可能通过高温辅助)而固化。因此一般来讲，用于此应用的合适粘合剂可以包括可光致固化的粘合剂、两部分环氧树脂粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、等等。
使粘合剂固化，以便将取向的发色材料永久性地粘合到接纳基底，或将取向的发色材料永久性地粘合到在接纳基底上存在的中间层。这样，粘合剂可以与被粘合的层之一的表面(如，与取向的发色材料的分子)至少形成一些共价键。
在一些实施例中，固化性粘合剂可以沉积到接纳基底上，取向的发色材料层随后与粘合剂层接触，接着粘合剂固化。在可供选择的实施例中，固化性粘合剂可以沉积到(干燥的)取向的发色材料层上，接纳基底随后与粘合剂层接触，接着粘合剂固化。
在具体的实施例中，选择固化性粘合剂，使得其一旦固化就得到相对坚硬和刚性的网。这种特性可降低取向的发色材料在进一步处理(如，组装到液晶单元中时)和/或暴露于热时发生损坏、破裂、变形等的可能。在各种实施例中，固化性粘合剂的肖氏D硬度值一旦固化就为至少约20、至少约40或至少约60(如(例如)根据ASTM D2240-05中概述的方法测量)。
在特定的实施例中，无论在固化之前还是之后，固化性粘合剂均不包含如通常已知的压敏粘合剂(如，如美国专利No.7,026,168，第16栏第11-40行中所述，该专利针对此目的以引用方式并入本文)。
在某些实施例中，固化性粘合剂为光学透明的(因此致使其在光学装置(例如液晶单元)中特别适用)。
概括地说，可以使用的固化性粘合剂包括具备以下特性的任何粘合剂：未固化时可充分流动、可固化为充分刚性的状态，并且固化后具有足够的光学透明性。可以使用的具体粘合剂包括(例如)：以商品名CA8Instant Adhesive得自3M公司(St.Paul，MN)的产品，以商品名OpticalAdhesive 68得自Norland Products(Cranbury，NJ)的产品，和以商品名DeloKatiobond 698得自Delo Industrial Adhesive公司(Windach，Germany)的产品。
本文所述的取向的发色材料可以从柔性基底转移到接纳基底上，随后移除该接纳基底，从而形成可以用于(如)液晶单元组件中的子组件。合适的接纳基底可以包括任何光学透明的材料。结合本文所公开的材料，如果某种材料能够允许至少可观数量的光通过，则将该材料视为光学透明的。优选地，光学透明的材料允许大量(可见)光通过，并最优选地，可以表征为透明的。示例性的光学透明材料可以包括(例如)由下列物质构成的膜(如，其厚度为约1.0mm或更小)：聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二脂、以及聚对苯二甲酸丁二酯)及其共聚物和共混物(包括这种膜的取向的类型)；聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)及其共聚物和共混物(包括这种膜的取向的类型，例如双轴取向的聚丙烯膜)；多环烯烃、聚酯类、聚醚砜；聚碳酸酯；尼龙；聚醚醚酮；聚砜；聚醚酰亚胺；等等。在某些实施例中，可以选择具有增强的耐热性的接纳基底，这在例如自动变光滤光器(如，用于焊接操作中的眼睛防护)的应用中可能特别有用。这种接纳基底可以由有机聚合物(如，热塑性或热固性)材料构成，选择的这些材料(如，某些聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚酯类、多环烯烃等)具有增强的热特性。在具体实施例中，接纳基底包括(基于二氧化硅的)玻璃。
在一些实施例中，接纳基底可以为柔性的(如，由(例如)上文列出的那些柔性有机聚合物(热塑性或热固性的)构成)。这种柔性接纳基底在某些实施例中可能特别有用，如本文随后所讨论。
接纳基底至少包括第一主(接纳)表面，该表面能够接纳取向的发色材料(或能够接纳任何中间层，例如导电层、粘合剂层等)。在另外的实施例中，接纳基底的第一主表面为弯曲的主表面。在具体的实施例中，该弯曲主表面为凹型主表面或凸型主表面。接纳基底也可以包括相反朝向(相对于第一主表面)的第二主表面。第二主表面可以是弯曲的，如果是这样，则其可大致匹配第一主表面的曲率(如，第一主表面可以具有凹曲率，第二主表面可以具有大致与第一主表面的曲率相同的凸曲率)。这种构造可以通过提供具有这种曲率的接纳基底(如，通过将基底模制为所需形状、通过将基底的表面磨削成所需形状)或将柔性基底弯曲到所需曲率而实现。
在一些实施例中，接纳基底可以包括相对厚的片材(如，厚度为1mm或更大)或块，而不是上述膜(在这种情况下，接纳基底可由上文所列材料中的任何者构成)。在此类型的某些实施例中，该片材或块可包括一个弯曲的主表面(如，接纳表面)和另一个相反朝向的表面，该相反朝向的表面为基本平坦的和/或不以与第一(接纳)表面相同的形状或方式进行弯曲。
液晶单元通常至少包括一个光学透明的导电层(如，铟锡氧化物)。通常，这种导电材料为气相沉积(如，通过溅射涂覆、化学气相沉积等)的材料。在一些实施例中，这种导电层沉积在接纳基底上(例如，在光学透明基底的凹型主表面上)。然后在该导电层的顶上沉积固化性粘合剂，随后使取向的发色材料层(位于柔性基底上)与粘合剂层和固化的粘合剂接触。在可供选择的实施例中，导电层沉积在接纳基底上，固化性粘合剂沉积在取向的发色材料层(位于柔性基底上)上，然后使在其上具有导电层的接纳基底与粘合剂和固化的粘合剂接触。在任一种情况下，固化的粘合剂均起到将取向的发色材料层粘合到导电层上的作用。
在其它实施例中，导电层可以直接沉积(例如，气相沉积)到干燥的取向的发色材料层的表面上。本发明人已发现，取向的发色材料层和在其上的导电层的完整性以及这两者之间的粘合性可在液晶单元的组装过程中保持不变。这使下列制备方法成为可能：其中取向的发色材料层沉积在柔性基底的顶上，之后导电层沉积在取向的发色材料的顶上，随后使用固化性粘合剂将导电层粘合至接纳基底。在一些实施例中，将固化性粘合剂沉积在接纳基底上，并将导电层/取向的发色材料层/柔性基底叠堆与固化性粘合剂/接纳基底叠堆牵引到一起，使得导电层接触粘合剂，并且该粘合剂在固化时将导电层和接纳基底粘合在一起。在可供选择的实施例中，将固化性粘合剂沉积在导电层/取向的发色材料层/柔性基底叠堆的导电层上，然后将该叠堆与接纳基底牵引到一起，使得粘合剂接触接纳基底，并且该粘合剂在固化时将导电层和接纳基底粘合在一起。
因此，本文所公开的方法包括结合图1-4在下文中所讨论的那些方法：
在图1中以示例性方式示出的第一实施例中，取向的发色材料层400设置(如，通过涂覆和干燥)在柔性基底600上，导电层200沉积在接纳基底100的主表面110上(其可以为凹型主表面，如图1的示例性说明所示)，固化性粘合剂层300沉积在导电层200上。将取向的发色材料层400/柔性基底600叠堆和接纳基底100/导电层200/粘合剂层300叠堆牵引到一起，使得固化性粘合剂层300接触取向的发色材料层400。接着固化粘合剂层300，以形成固化的粘合剂层310(图1中未示出)，之后将柔性基底600与取向的发色材料层400间隔，并移除该柔性基底，从而得到子组件(该子组件此后可组装到(如)液晶单元中)。
在图2中以示例性方式示出的第二实施例中，取向的发色材料层400设置在柔性基底600上，固化性粘合剂层300沉积在取向的发色材料层400上，导电层200沉积在接纳基底100的主表面110上(其可以为凹型主表面，如图2的示例性说明所示)。然后将粘合剂层300/取向的发色材料层400/柔性基底600叠堆和接纳基底100/导电层200叠堆牵引到一起，使得固化性粘合剂层300接触导电层200。接着固化粘合剂层300，以形成固化的粘合剂层310，之后将柔性基底600与取向的发色材料层400间隔，并移除该柔性基底。
在图3中以示例性方式示出的第三实施例中，取向的发色材料层400设置在柔性基底600上，导电层200沉积在取向的发色材料层400上，固化性粘合剂层300沉积在接纳基底100的主表面110上(其可以为凹型主表面，如图3的示例性说明所示)。然后将导电层200/取向的发色材料层400/柔性基底600叠堆和接纳基底100/粘合剂层300叠堆牵引到一起，使得固化性粘合剂层300接触导电层200。接着固化粘合剂层300以形成固化的粘合剂层310，之后将柔性基底600与取向的发色材料层400间隔，并移除该柔性基底。
在图4中以示例性方式示出的第四实施例中，取向的发色材料层400设置在柔性基底600上，导电层200沉积在取向的发色材料层400上，固化性粘合剂层300沉积在导电层200上。然后提供包括主表面110(其可以包括凹型主表面，如图4的示例性说明所示)的接纳基底100。然后将粘合剂层300/导电层200/取向的发色材料层400/柔性基底600叠堆和接纳基底100牵引到一起，使得固化性粘合剂层300接触接纳基底100的主表面110。接着固化粘合剂层300以形成固化的粘合剂层310，之后将柔性基底600与取向的发色材料层400间隔，并移除该柔性基底。
上文结合图1-4所述的方法可以用于制备在图5和图6中的可供选择的实施例中所示出的子组件10/10’。随后可以将子组件10/10’用于液晶单元组件的制备过程中。在图5的实施例(通过结合图1或图2所述的工序制备)中，子组件10依次包括接纳基底100、导电层200、固化的粘合剂层310和取向的发色材料层400。在图6的实施例(通过结合图3或图4所述的工序制备)中，子组件10’依次包括接纳基底100、固化的粘合剂层310、导电层200和取向的发色材料层400。
在各种实施例中，上文结合图1-4所述的工艺可在取向的发色材料层400的面积相对较大的情况下进行，使得由此形成的子组件10/10’的面积相对较大。在各种实施例中，从柔性基底600转移来的取向的发色材料层400的面积为至少20cm2、至少30cm2或至少50cm2。在另外的实施例中，可进行上文结合图1-4所述的方法，使得转移到接纳基底100的主表面110的取向的发色材料层400的面积与主表面110的面积大小类似。在各种实施例中，转移到接纳基底100的主表面110的取向的发色材料层400的面积为主表面110面积的至少约70％、至少约80％或至少约90％。
在另外的实施例中，可进行结合图1-4所述的方法，其中接纳基底100的主表面110为弯曲(凹型或凸型的)表面。在这种情况下，以某种方式将取向的发色材料层400转移到接纳基底100的弯曲主表面110，使得很小的剪切应力或无剪切应力施加到取向的发色材料，以使得取向的发色材料层400在此期间保持其完整性(如，不破裂、断裂等)。在具体的实施例中，接纳基底100的弯曲主表面110包括凹型主表面。
在结合图1-4所述方法的另外的实施例中，接纳基底100包括凹型主表面110，凹型主表面110的曲率半径介于40mm和200mm之间。这种曲率半径可以使得子组件10/10’可用在较大并弯曲的液晶单元中，作为个人防护设备的一部分，所述液晶单元可以为使用者提供改善的能见度。可以制备不同曲率半径的不同设备，(例如)从而得到不同尺寸的个人防护装备。
如本文所公开，如上文结合图1-4所述制成的子组件10/10’可以用于形成液晶单元组件。要形成这种液晶单元，可以提供第二子组件。这种子组件可以至少包括第二基底(如，玻璃基底)、导电层和定向层。该定向层可以包括如上所述的取向的发色材料层；或者，可以使用常规的定向层(如，摩擦聚酰亚胺膜)。第二子组件也可以包括偏振片(例如，正如在本领域中所熟知，以所需角度(如直角)取向、并与第一子组件的偏振层相对的偏振片)。可以根据需要在任一个子组件中提供各种其它层。
在取向的发色材料层400和上述相关层沉积在接纳基底100的凹型主表面110上以形成子组件10/10’(如图1-6所示)的实施例中，可以选择具有凸型主表面的第二基底(在第二子组件中)，所述凸型主表面优选地与接纳基底100的凹型主表面110的尺寸和曲率准确匹配(这种设计允许这两个基底匹配，以形成弯曲的液晶单元，如本文随后所讨论)。
要形成液晶单元，使第二子组件配合到第一子组件10/10’(如，使这两个子组件彼此非常接近)，从而在两者间形成较窄腔体(如，宽度为小于约100微米，通常为约2-10微米)，其中第一子组件10/10’的定向层和第二子组件的定向层极为贴近并面向彼此，并且两者间存在窄腔体。在特定的实施例中，这两个子组件经过设计并彼此配合，使得两者间窄腔体的宽度(介于两个定向层之间)在(如)第一子组件10/10’的约80％的面积上相对恒定(如本领域中所知，这种大致均一(如，在±50％范围内)的腔体宽度可以通过(如)使用间隔元件(例如直径相对均匀的玻璃微球)而实现)。然后将液晶材料插入腔体中，以便填充腔体并接触相对的定向层两者。可以通过在本领域中已知的方法、连接到组件导电层的传导铅等来密封组件的周边，以便得到功能完全的液晶单元。
由本文所述的方法制备的液晶单元的实施例在图7中以示例性方式示出，并且其可以通过下列方式制备：制备如图5所示的第一子组件10(如，通过相对于图1或图2的上述方法)，该子组件包括具有凹型主表面110的接纳基底100，并且在凹型主表面110上依次存在导电层200、固化的粘合剂层310和取向的发色材料层400。提供第二子组件1010，其通过如上述类似方法制备，该子组件包括具有凸型主表面1110的第二基底1100，并且在凸型主表面1110上依次存在导电层1200、固化的粘合剂层1310和取向的发色材料层1400。将这两个子组件配合在一起，以便得到介于取向的发色材料层400和取向的发色材料层1400之间的窄腔体。然后将液晶材料插入该腔体中，以便得到液晶层500，液晶层500与取向的发色材料层400和1400直接接触。
由本文所述的方法制备的液晶单元的另一个实施例在图8中以示例性方式示出，并且其可以通过下列方式制备：制备如图6所示的第一子组件10’(如，通过相对于图3或图4的上述方法)，该子组件包括具有凹型主表面110的接纳基底100，并且在凹型主表面110上依次存在固化的粘合剂层310、导电层200和取向的发色材料层400。提供第二子组件1010’，其通过如上述类似方法制备，该子组件包括具有凸型主表面1110的第二基底1100，并且在凸型主表面1110上依次存在固化的粘合剂层1310、导电层1200和取向的发色材料层1400。将这两个子组件配合在一起，以便得到介于取向的发色材料层400和取向的发色材料层1400之间的窄腔体。然后将液晶材料插入该腔体中，以便提供液晶层500，液晶层500与取向的发色材料层400和1400直接接触。
在上述公开内容中，通常将各种涂层施加到接纳基底的表面，并组装子组件，使得各种层(发色材料层、导电层、粘合剂层等)共延，如，至少在所需光程的区域内全部相互重叠。此光程可以对应成品液晶单元和/或有待由这种液晶单元制成的自动变光滤光器的所需观察区域，并且其面积可以为(例如)至少20cm2、至少30cm2或至少50cm2。
在其它实施例(在任何图中均未示出)中，10型第一子组件可以与1010’型第二子组件配合；或者，10’型第一子组件可以与1010型第二子组件配合。
如上文所提及，没有使用1010型或1010’型第二子组件，第二子组件可以使用常规的定向层而不是取向的发色材料层1400，和/或可以使用常规的偏振片而不是在取向的发色材料层1400中包含多色性染料(在这种情况下，可能存在取向的发色材料层1400，但其不包含多色性染料，或可能不存在取向的发色材料层1400)。这种常规偏振片可以位于第二基底1100的前侧或背侧。
在如本文所公开的液晶单元中，如本领域所已知，可以配置(如，相对于彼此取向的)偏振层和定向层，以便得到具有所需扭转角的液晶单元。同样如本领域所已知，可以得到这样的液晶单元，在向其施加电力时对光的透射性更强，或在向其施加电力时对光的透射性更弱。
本发明人还设想了其它设计和布置方式。例如，接纳基底100或1100中的至少一者可以为柔性的，如此前所述。在此类实施例中，子组件10/10’在组装时可以是平坦的(而不是弯曲的，如图5和图6的示例性实施例中所示)，并可以在组装后弯曲到所需形状，(例如)以允许其配合弯曲的第二组件1010/1010’。同样，第二组件1010/1010’在组装时可以是平坦的，并且此后可弯曲到所需形状，以配合弯曲组件10/10’。在具体的实施例中，子组件10/10’和第二子组件1010/1010’均可以是柔性的，使得由它们的组合形成的液晶单元1为平坦的。然后液晶单元1可以在组装后弯曲(如，弯曲到与图7和图8中所示类似的形状)。
在某些实施例中，层(如，发色层、导电层等)不是通过自柔性基底转移层而制备，而是可以直接涂覆到接纳基底(如平坦、柔性的接纳基底)上，该接纳基底随后可以在弯曲的液晶单元的形成过程中弯曲(如作为子组件的一部分或作为液晶单元的一部分)。
如本文所述制备的液晶单元可以具有若干优势。如此前所述，在取向的发色材料层400中添加多色性染料可以允许取向的发色材料层400不仅用作定向层、而且用作偏振层。因此，可以无需单独的常规偏振片。(如果存在第二取向的发色材料层1400，并且其包含多色性染料，则可以避免使用额外的常规偏振片)。另外，在导电层200直接沉积在取向的发色材料层400上(如，如图3所示，以便得到图6所示构型的子组件10′)的具体实施例中，介于导电层200和导电层1200之间的距离可以被最小化(因为在此实施例中固化的粘合剂层310不位于导电层200和1200之间)。相似地，如果导电层1200直接沉积在取向的发色材料层1400上，则介于导电层200和导电层1200之间的距离可以被进一步最小化(因为在此实施例中固化的粘合剂层1310不位于介于导电层200和1200之间)。这种介于导电层200和1200之间的距离最小化(如，如图8中所示)可以有利地使操作液晶单元所需的电压量最小化。
在液晶单元用于自动变光滤光器的情况下，上述设计可能特别有利。在图7和图8的示例性设计中，没有组件(如导电层、偏振层、定向层)位于第一基底100的“外侧”上(即，最靠近光源/热源8的第一基底100侧上)。具体地讲，图7和图8的液晶单元1包括“内部”偏振片(如组合的定向层/偏振层400)，意味着偏振层400位于介于基底100和1100之间，与可能位于基底100外侧上(即朝向外部光源8)的“外部”偏振片相对。这样，本文提供的方法可以有利地允许某些层设置在基底100(如上所述，可以选择该基底，以便具有增强的耐热性)远离外部光源/热源8的相对侧上。
对用于护目装置的自动变光滤光器的制备而言，其中液晶单元1的基底100包括凹型主表面110(通过使用所提供的包括凹型主表面110的基底100，或通过使用柔性基底100，使得子组件10/10’和/或液晶单元1可以在其组装之后弯曲，以便得到所需的表面110的凹型)实施例可能特别有利。如前所述，这种布置方式允许制备弯曲(弓形)的自动变光滤光器。图9以示例性方式示出了这种弓形自动变光滤光器的使用，其描绘了包括弯曲自动变光滤光器6(包括弯曲的液晶单元1)的焊工面罩7。因此，液晶单元1可以为自动变光滤光器6的一部分，该滤光器被布置为使得当使用者配戴护目装置(如面罩7)时，第一基底100的凹型主表面110面向内朝向使用者的眼睛，并且第一基底100的相反朝向的第二主表面105面向外朝向光源/热源8。如上所述，与使用单个平坦液晶单元或若干平坦液晶单元阵列的自动变光滤光器相比，使用弯曲自动变光滤光器可以允许更宽的视野、失真度更低的视野和/或更为连续不间断的视野。在各种实施例中，自动变光滤光器6/液晶单元1的观察区域的大小可以为至少20cm2、至少30cm2或至少50cm2。
在使用本文提供的方法形成液晶单元和/或自动变光滤光器和/或个人防护装备时，可以有许多变型形式。例如，如本文所公开的组装了液晶单元1的自动变光滤光器6也可以在相同的光程中使用额外的液晶单元，其可以为常规的液晶单元，或可以至少部分地依赖本文所公开的方法和设备。也可以存在其它层(如，红外滤光片、紫外滤光片等)。另外，虽然在本文示出的多张图中第一基底100的相反朝向的主表面105(即与主表面110相反朝向)已经出于如下目的示出：举例说明其为凸状并与凹型主表面110的曲率准确匹配(平行)，但并非必须如此。例如，相反朝向的表面105可包括单个平坦表面、可包括多个平坦表面等。同样，虽然第二基底1100的相对侧1105示出(如图7中)为凹型的并与基底1100的凸型主表面1110准确匹配，但也并非必须如此。
在一些实施例中，在自动变光滤光器6的制备过程中使用液晶单元1时，液晶单元1可以设置在一个或多个层的后面，所述层具有下述性能中的任何者或所有：增强的耐热性，增强的抗热、抗水分、抗有机蒸气渗透性等。(在特定的实施例中，液晶单元1的整体可以大体或完全密封在由对热、水分、有机蒸气等具有增强的抵抗力的材料构成的腔室内。)这种布置方式可能特别适用于(例如)其中未对液晶单元1的某些组件进行选择以使其特别耐热的情况(如，其中基底100和/或1100由(如)热塑性材料(例如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯)构成的情况)等。
在另外的实施例中，基底100可以具有复合曲率。即，基底100可以具有曲率半径在基底100的主表面110上不一致的设计，而不具有曲率半径单一且相对恒定的弓形形状。(可以类似地设计基底1100，如使其与基底100的形状匹配。)这种布置方式可以允许制备具有进一步增大的视野(如包裹在使用者眼睛周围，以便得到改善的周边视觉)的自动变光滤光器。
实例
按与美国专利No.6,488,866的实例1所述类似的方式制备4-二甲基氨基-1-[4，6-二(4-羧基苯胺基)-1，3，5-三嗪-2-基]氯化吡啶(与如本文所公开的式III相对应的发色材料)。
然后制备下列成分的混合物：大约5.0克去离子水、大约1.0克上述发色材料、大约3.5克9重量％的Direct Blue 199(得自Sensient Technologies(Milwaukee，WI))水溶液、大约0.2克乙二胺(得自Sigma-Aldrich(St.Louis，MO))、大约0.25克Direct Red 79(纯度＞95％，得自SensientCorporation)、大约0.25克Reactive Yellow 27(得自SensientCorporation)，以及大约0.045克10重量％的Triton X-100(得自SigmaAldrich)水溶液。
将上述材料搅拌在一起，直到它们看起来已完全溶解，之后用5μm注射器式滤器过滤溶液。然后使用实验室刮刀式涂胶机将溶液剪切涂覆到厚度为大约0.125mm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(以商品名Mylar得自DuPont Teijin Films U.S.Limited Partnership(Hopewell，VA))上。选择涂层溶液的湿涂层厚度，以便在干燥后得到1-2微米范围内的发色材料的标称厚度。将该涂层风干至少15分钟，之后在干燥的发色涂层顶上溅射涂覆薄薄的铟锡氧化物层。(施加的铟锡氧化物涂层为一定厚度(大约几百埃)，目标是提供标称电阻率在几百欧姆范围内的导电涂层。)因此形成柔性叠堆，其包括聚酯基底、干燥的发色材料和铟锡氧化物。
获得弯曲玻璃基底，其厚度为大约3mm、宽度为大约50mm、长度为大约140mm、曲率半径为大约114mm。将紫外线固化性粘合剂(OpticalAdhesive 68，得自Norland Products(Cranbury，NJ))层以大约5微米的厚度涂覆到玻璃基底的凹型表面上。
然后使用橡胶辊筒将柔性叠堆(其中铟锡氧化物构成叠堆的凹型最外表面)轻轻地层合到玻璃基底的凹型侧，以便铟锡氧化物与紫外线固化性粘合剂接触。将叠堆固定在该位置，并通过使用365nm紫外线灯(得自Sigma-Aldrich Corp)施加紫外线大约3分钟来固化粘合剂。接着移除聚酯基底，留下的玻璃基底在其上具有固化的粘合剂、铟锡氧化物和干燥的发色材料。
上述测试和测试结果仅用于示例性目的，而不用于预测性目的，并且可预期测试工序的改变会产生不同的结果。给定上述详细描述和实例仅为了清楚地理解本发明。这些描述和实例不应被理解为不必要的限制。
现在，已经结合本发明的若干实施例对本发明进行了描述。对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围的前提下，可对所述实施例进行改变。因此，本发明的范围不应被限定到本文所述的具体细节和结构，而是受本权利要求书的辞令所述结构和这些结构的等同物的限定。

Claims (26)

1.一种光学控制设备，包括：
光学透明的第一基底，所述光学透明的第一基底至少包括弯曲的第一主表面；
导电层，所述导电层与所述第一基底的所述弯曲的第一主表面相邻；
定向偏振层，所述定向偏振层与所述导电层相邻，
其中所述定向偏振层包含取向的发色材料，所述取向的发色材料还包含至少一种多色性染料；
光学透明的第二基底，所述光学透明的第二基底至少包括弯曲的第一主表面，
其中所述第一基底的所述弯曲的第一主表面与所述第二基底的所述弯曲的第一主表面配合，从而在这两者之间限定腔体；
和，
液晶材料层，所述液晶材料层介于所述定向偏振层和所述第二基底的所述弯曲的第一主表面之间，并且所述液晶材料层与所述定向偏振层接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学透明的第一基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述光学控制设备为护目装置的一部分，所述护目装置被布置为使得当使用者配戴所述装置时，所述第一基底的所述弯曲的第一主表面面向内朝向所述使用者的眼睛，同时所述第一基底的所述第二主表面面向外远离所述使用者的眼睛。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括与所述导电层相邻的固化的光学透明粘合剂层。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述导电层设置在所述第一基底的所述弯曲的第一主表面上，并且其中所述定向偏振层通过介于所述定向偏振层和所述导电层之间的固化的光学透明粘合剂层粘合到所述导电层。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述导电层设置在所述定向偏振层上，并且其中所述导电层通过介于所述导电层和所述第一基底的所述弯曲的第一主表面之间的固化的光学透明粘合剂层粘合到所述第一基底的所述弯曲的第一主表面。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一基底的所述弯曲的第一主表面、所述导电层和所述定向偏振层包括的共延伸区域为至少20cm2。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一基底的所述弯曲的第一主表面为凹型表面，所述凹型表面的曲率半径介于40mm和200mm之间。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一基底的所述凹型的第一主表面和所述第二基底的所述弯曲的第一主表面配合，从而在这两者之间提供腔体，所述腔体的厚度在所述第一基底的所述凹型的第一主表面的至少80％的面积上大致均匀。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一基底在所述第一基底的所述凹型的第一主表面上具有不同的曲率半径。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述设备还包括：第二导电层，所述第二导电层与所述第二基底的所述弯曲的第一主表面相邻；定向层，所述定向层与所述第二导电层相邻并与所述液晶材料层接触；和偏振层，所述偏振层与所述第二基底的所述弯曲的第一主表面或所述第二基底的所述相反朝向的第二主表面相邻。
11.根据权利要求10所述的设备，其中与所述第二导电层相邻的所述定向层、以及与所述第二基底的所述弯曲的第一主表面或所述第二基底的所述相反朝向的第二主表面相邻的所述偏振层构成单个第二定向偏振层，所述单个第二定向偏振层介于所述第二导电层和所述液晶材料层之间，并与所述液晶材料层接触，并且其中所述单个第二定向偏振层包含取向的发色材料，所述取向的发色材料含有至少一种多色性染料。
12.根据权利要求11所述的设备，还包括固化的光学透明粘合剂层，所述固化的光学透明粘合剂层介于所述单个第二定向偏振层和所述第二基底的所述弯曲的第一主表面之间。
13.一种制备光学控制设备的方法，所述方法包括：
提供柔性基底；
将发色材料沉积在所述柔性基底上并干燥所述发色材料，从而形成取向的发色材料层；
提供第一基底，所述第一基底具有至少第一主表面；
在所述取向的发色材料层和所述第一基底的所述第一主表面之间提供固化性粘合剂层和导电层；
将其上具有所述取向的发色材料层的所述柔性基底、与所述第一基底的所述第一主表面、所述固化性粘合剂层和所述导电层牵引到一起，从而形成层合结构；
固化所述粘合剂；
以及，
将所述柔性基底与所述取向的发色材料层分开。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：将所述导电层设置在所述第一基底的所述第一主表面上；将所述固化性粘合剂层设置在所述导电层上；使所述取向的发色材料层与所述固化性粘合剂层相互接触；固化所述粘合剂；以及，将所述柔性基底与所述取向的发色材料层分开。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：将所述导电层设置在所述第一基底的所述第一主表面上；将所述固化性粘合剂层设置在所述取向的发色材料层上；使所述固化性粘合剂层与所述导电层相互接触；固化所述粘合剂；以及，将所述柔性基底与所述取向的发色材料层分开。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：将所述固化性粘合剂层设置在所述第一基底的所述第一主表面上；将所述导电层设置在所述取向的发色材料层上；使所述导电层和所述固化性粘合剂层相互接触；固化所述粘合剂；以及将所述柔性基底与所述取向的发色材料层分开。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：将所述导电层设置在所述取向的发色材料层上；将所述固化性粘合剂层设置在所述导电层上；使所述固化性粘合剂层与所述第一基底的所述第一主表面相互接触；固化所述粘合剂；以及，将所述柔性基底与所述取向的发色材料层分开。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一基底的所述第一主表面为凹型主表面。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
提供第二基底，所述第二基底至少包括凸型的第一主表面，同时还至少包括偏振层、导电层和定向层；
使所述第一基底和所述第二基底配合，使得它们在所述第一基底的所述凹型的第一主表面和所述第二基底的所述凸型的第一主表面之间形成腔体；以及，
将液晶材料插入介于所述第一基底的所述凹型的第一主表面和所述第二基底的所述凸型的第一主表面之间的所述腔体中，从而形成液晶单元。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述方法还包括以下步骤：将所述液晶单元组装到护目装置中，所述护目装置被布置为使得当使用者配戴所述装置时，所述第一基底的所述凹型的第一主表面面向内朝向所述使用者的眼睛，同时所述第一基底的所述第二主表面面向外远离所述使用者的眼睛。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述取向的发色材料层充当用于所述液晶材料的定向层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述取向的发色材料层在所述取向的发色材料层内还包含至少一种多色性染料。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述取向的发色材料层在所述取向的发色材料层内还包含至少一种非取向染料。
24.根据权利要求13所述的方法，其中所述层合结构的面积为至少20cm2。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一基底的所述第一主表面为凹型表面，所述凹型表面的曲率半径介于40mm和200mm之间。
26.根据权利要求13所述的方法，其中所述粘合剂在已固化时的肖氏D硬度为大于约20。
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