CN110087869A - 使用渗吸技术制造具有梯度性质的透镜的方法 - Google Patents

使用渗吸技术制造具有梯度性质的透镜的方法 Download PDF

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Abstract

制备光学制品的方法包括将具有至少一种染料的渗吸组合物施加到基材(20)的至少一个可渗吸表面(45)的至少一部分上以形成涂覆的基材(10)。该方法还包括用来自热源(80)的热量照射涂覆的基材的至少一部分，以横跨涂覆的基材(10)形成热梯度，以将至少一种染料扩散到可渗吸的表面中，以形成具有对应于热梯度的染料浓度梯度的至少部分渗吸的基材。该方法还包括从至少部分渗吸的基材中除去渗吸组合物的残余组分。染料浓度梯度在曝露于光化辐射时形成梯度图案。

Description

使用渗吸技术制造具有梯度性质的透镜的方法
发明背景
发明领域
本发明总体涉及制造光学制品(例如光学透镜)的方法，并且具体地涉及使用渗吸技术制造具有梯度性质的光学透镜的方法，其中扩散的渗吸染料的渗吸染料浓度梯度在曝露于光化辐射时在光学透镜的至少一部分上形成梯度图案。本发明还涉及具有这样的梯度性质的光学制品。
相关技术的描述
对于光学制品，例如光学透镜，可以对一个或多个表面进行处理以增强光学制品的整体性能和功能。这样的处理的实例包括在光学基材的表面上形成一个或多个涂层，例如底漆涂层，硬涂层，光致变色涂层和/或抗反射涂层。可以使用许多已知技术施加一个或多个涂层。一种技术包括将化合物溶解或分散在基材的表面内，例如，通过将基材浸入含有渗吸染料的热溶液中或通过将包含渗吸染料的渗吸组合物沉积在基材的表面上并将渗吸染料热转移到基材中来将渗吸染料渗吸到基材中。术语“渗吸(imbibition)”或“渗吸(imbibe)”旨在表示并包括渗吸染料向基材中渗透，渗吸染料向基材中溶剂辅助转移吸收，气相转移和其他这样的转移机制。
本领域已知制备光学制品，其中光学制品包括梯度性质。光学制品表面上的梯度性质，例如梯度色调(tint)效果，提供了这样的功能优点，即光学制品通常在透镜的第一部分(例如透镜的顶部)具有较高的色密度，用于改进的距离观察，在透镜的第二部分(例如透镜的底部)具有较小的色密度。梯度色调效果还为时尚和风格增添了美学效果。
可以使用许多不同的技术实现光学制品表面上的梯度性质。在一些实例中，光学基材的一部分可以浸入到液体涂料组合物中。在将光学基材从液体涂料组合物中拉出之后，液体涂料组合物在光学基材的浸渍表面上形成涂层。该过程需要精确且可再现的加工，其程度高于固体调色(tinting)或着色(coloring)所需的程度。虽然已经开发了方法来克服这些加工困难，但是这样的方法通常需要额外的制造步骤，因此增加了额外的制造成本。因此，本领域需要生产具有梯度性质的光学制品的新的和改进的方法。
发明概述
鉴于本领域的现有需要，期望开发使用渗吸技术生产光学制品的新方法，以为光学制品提供梯度性质。还期望提供制备光学制品的成本有效的方法，其中可以以受控和预定的方式在光学制品的至少一个表面上形成梯度性质。
制备光学制品的方法可以包括将具有至少一种染料的渗吸组合物施加到基材的至少一个可渗吸表面的至少一部分上以形成涂覆的基材。该方法还可以包括用来自热源的热量照射涂覆的基材的至少一部分以形成横跨涂覆的基材的热梯度，以将至少一种染料扩散到可渗吸的表面中以形成至少部分渗吸的基材，其具有对应于热梯度的染料浓度梯度。该方法还可以包括从至少部分渗吸的基材中除去渗吸组合物的残余组分。染料浓度梯度可在曝露于光化辐射时形成梯度图案。
可渗吸表面可以是可渗吸基材的表面。在其他实例中，可渗吸表面可以是位于光学制品上的可渗吸层的表面。在其他实例中，可渗吸层可以设置在可渗吸的基材上。可以通过增加或减少热源的热输出，通过增加或减小基材和热源之间的距离，通过增加或减小基材和热源之间的角度，和/或通过增加或减少基材曝露于来自热源的热量的时间来改变热梯度。热源的中心部分可以相对于基材的中心部分偏移(offset)。渗吸组合物可以通过选自旋涂，喷涂，喷墨涂覆，幕涂或浸涂的方法施加。热源可选自红外热源，对流热源和微波热源。热源可以是弯曲的。
所述至少一种染料可选自固定色调染料，光致变色染料，二色性染料和光致变色二色性染料。基材可以是各向异性可渗吸基材，并且渗吸组合物可以包括至少一种二色性染料，使得至少部分渗吸的基材具有偏振梯度图案。在其他实例中，基材可以是各向异性可渗吸基材，并且渗吸组合物可以具有至少一种光致变色二色性染料，使得至少部分渗吸的基材在曝露于光化辐射时具有光致变色偏振梯度图案。渗吸组合物还可包含紫外线吸收剂组合物，抗氧化剂组合物，羟丙基纤维素，受阻胺光稳定剂，动力学增强添加剂和溶剂中的至少一种。
通过参考附图考虑以下描述和所附权利要求书，本文所述的制造光学制品的方法的这些和其他特征和特性将变得更加明显，所有这些都形成本说明书的一部分，其中相同的附图标记表示各图中的相应部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的。
附图简要描述
图1是根据本发明的一些实施例的光学制品的代表性透视图；
图2是根据本发明的一些实施例的在光学制品的顶表面上具有梯度图案的光学制品的顶视图；
图3是用于在光学制品上施加一个或多个涂层的涂覆装置的代表性侧视图。
图4是根据本发明的一个实施例的用于照射涂覆的光学制品的至少一部分的热源的代表性侧视图；和
图5是根据本发明的另一个实施例的用于照射涂覆的光学制品的至少一部分的热源的代表性侧视图；
在图1-5中，除非另有说明，否则相同的字符表示相同的组件。
发明详述
如本文所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。
如本文所用，空间或方向术语，例如“左”，“右”，“上”，“下”，“内”，“外”，“上方”，“下方”等，涉及各种如附图中所示的特征。然而，应该理解，可以采取各种替代取向，因此，这些术语不应被视为是限制性的。
除非另有说明，否则本文公开的所有范围或比率应理解为包括其中包含的任何和所有子范围或子比率(subratio)。例如，规定的范围或比率“1到10”应被视为包括最小值1和最大值10之间的任何和所有子范围(包括端点)；也就是说，所有子范围或子比率以最小值1或更大开始并且以最大值10或更小结束，例如但不限于1至6.1，3.5至7.8和5.5至10。
除了在操作实施例中或另有说明之外，在说明书和权利要求书中使用的表示成分的量，反应条件等的所有数值应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。
如本文所用，术语“基本平行”表示两个物体(例如细长物体并且包括参考线)之间的相对角度(如果延伸到理论交叉点)，即0°至5°，或0°至3°，或0°至2°，或0°至1°，或0°至0.5°，或0°至0.25°，或0°至0.1°，包括所列举的值。
除非另有说明，否则本文提及的所有文件(例如但不限于已公布的专利和专利申请)均被认为是“通过引用整体并入”。
如本文所用，术语“光学”是指与光和/或视觉有关或与之相关。例如，根据本文公开的各种非限制性实例，光学元件、制品或器件可选自眼科元件、制品和器件；显示元件、制品和器件；护目镜；窗户；和镜子。
如本文所用，术语“眼科”是指与眼睛和视觉有关或与之相关。眼科制品或元件的非限制性实例包括矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以是分段或非分段多视透镜(例如但不限于双焦透镜、三焦透镜和渐进透镜)，以及用于矫正、保护或增强(在美容方面或其他)视力的其他元件，包括但不限于隐形眼镜，眼内透镜，放大透镜和保护透镜或护目镜。
如本文所用，术语“基材”或“光学基材”是指透镜，部分形成的透镜和透镜毛坯。
如本文所用，术语“热”是指通过传导(conductive)、对流和/或辐射装置施加到制品或物体上的能量，以使制品的温度相对于其周围环境的温度升高或降低，或以引起制品的第一部分的温度相对于制品的第二部分升高或降低。
如本文所用，术语“梯度”是指制品表面上的光影响区的变化的量度。
如本文所用，术语“渗吸”是指通过热辅助转移等将染料材料扩散或渗透到主体材料或涂层中的过程。术语“渗吸染料”是指能够通过热辅助转移等扩散或渗透到主体材料或涂层中的染料材料。
如本文所用，术语“涂层”是指衍生自可流动组合物的支撑膜，其可具有或可不具有均匀的厚度，并且特别地不包括聚合物片。
如本文所用，术语“光致变色”和类似术语是指具有至少可见辐射的吸收光谱，其响应于至少光化辐射的吸收而变化。此外，如本文所用，术语“光致变色材料”是指适于显示光致变色性质(即，适于具有至少可见辐射的吸收光谱，其响应于至少光化辐射的吸收而变化)并且包括至少一种光致变色化合物的任何物质。
如本文所用，术语“二色性”是指能够吸收至少透射辐射的两个正交平面偏振分量中的一个强于另一个。
如本文所用，术语“光致变色-二色性”是指响应于至少光化辐射而显示光致变色性质和二色性性质的材料。例如，光致变色-二色性材料可以适于响应于至少光化辐射可逆地从至少可见光谱中的第一光学透明非偏振状态切换到至少可见光谱中的第二着色偏振状态。
如本文所用以修饰术语“状态”，术语“第一”和“第二”并非旨在指代任何特定顺序或年表(chronology)，而是指代两种不同的条件或性质。出于非限制性说明的目的，光致变色层的光致变色化合物的第一状态和第二状态可以在至少一种光学性质方面不同，例如但不限于可见光和/或UV辐射的吸收。因此，根据本文公开的各种非限制性实例，光致变色层的光致变色化合物在第一和第二状态中的每个中可以具有不同的吸收光谱。例如，虽然在本文中不作限制，但是光致变色层的光致变色化合物在第一状态下可以是透明的并且在第二状态下是着色的。供选择地，光致变色层的光致变色化合物可以在第一状态下具有第一颜色而在第二状态下具有第二颜色。
如本文所用，术语“色彩(hue)”明确地(in terms)是指纯色，例如“绿色”，“红色”或“洋红色”，并且包括两种纯色的混合物，如“红-黄色”(即“橙色”)，或“黄-绿色”。如本文所用，术语“色密度”是指在曝露于光化辐射时，用着色剂组合物印刷的光学元件表面区域的光密度。较高的色密度导致较低的百分比透光率。出于本发明的目的，透镜的底部最靠近透镜佩戴者的颧骨，并且透镜的顶部最靠近透镜佩戴者的前额。该线性梯度颜色图案应与本领域已知的径向梯度颜色图案区分开，例如，与透镜结合使用的颜色图案，其中色密度从透镜的中心点到外周边径向向外变化。
光学制品
本公开总体涉及光学制品10。光学制品10可选自眼科制品或元件，显示制品或元件，护眼罩，窗户，镜子，有源液晶盒制品或元件，以及无源液晶盒制品或元件。眼科制品或元件的实例包括但不限于矫正和非矫正透镜，包括单视透镜或多视透镜，其可以是分段或非分段多视透镜(例如但不限于双焦透镜，三焦透镜和渐进透镜)，以及用于矫正、保护或增强(在美容方面或其他)视力的其他元件，包括但不限于隐形眼镜，眼内透镜，放大透镜和保护透镜或护目镜。显示制品、元件和器件的实例包括但不限于屏幕，监视器和安全元件，包括但不限于安全标记和认证标记。窗户的实例包括但不限于汽车和飞机透明件，滤光器，快门和光学开关。
参考图1，光学制品10具有前表面或顶表面12，后表面或底表面14，以及在顶表面12和底表面14之间延伸的侧表面16。当光学制品10是眼科透镜时，底表面14与佩戴光学制品10的个体的眼睛相对，侧表面16通常位于支撑框架内，并且顶表面12面向入射光(未示出)，其至少一部分穿过光学制品10并进入个体的眼睛。在一些实例中，顶表面12，底表面14和侧表面16中的至少一个可具有各种形状，包括但不限于圆形，扁平，圆柱形，球形，平面，基本平面，平凹和/或平凸的和曲面的，包括但不限于凸和/或凹。
光学制品10具有光学基材20，其中一种或多种涂层或组合物沉积在光学基材20的至少一个表面上，形成在光学基材20的至少一个表面上或渗吸到光学基材20的至少一个表面中。光学基材20可以由各种材料制成，包括但不限于有机材料，无机材料或其组合(例如，复合材料)。在一些实例中，光学基材20可以是光学或眼科基材。光学基材20的至少一部分可具有至少一个可渗吸表面。短语“可渗吸表面”是指光学基材20的物理表面和/或沉积在光学基材20上的涂层表面，其能够通过热辅助转移将染料材料扩散或渗透到光学基材20的物理表面中，和/或沉积在光学基材20上的涂层表面中。如本文所述，施加在光学基材20的至少一部分上的涂层可以是施加在光学基材20的至少一个主要可渗吸表面的至少一部分上的至少一种涂层或组合物。至少一种涂层或组合物也可以施加在光学基材20的整个可渗吸表面上。如本文所用，术语“涂层”是指衍生自可流动组合物的支撑膜，其可以具有或可以不具有均匀的厚度。
光学制品10可包括本领域熟知的任何光学基材。基材可包含选自以下的聚合物有机材料：热固性聚合物有机材料，热塑性聚合物有机材料，或这样的聚合物有机材料的混合物。聚合物有机材料可选自聚(甲基丙烯酸C1-C12烷基酯)，聚(氧化烯二甲基丙烯酸酯)，聚(烷氧基化苯酚甲基丙烯酸酯)，乙酸纤维素，三乙酸纤维素，乙酸丙酸纤维素，乙酸丁酸纤维素，聚(乙酸乙烯酯)，聚(乙烯醇)，聚(氯乙烯)，聚(偏二氯乙烯)，热塑性聚碳酸酯，聚酯，聚氨酯，聚硫代氨基甲酸酯，聚硫硫代氨基甲酸酯(polysulfithiourethane)，聚(脲-氨基甲酸酯)，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-甲基丙烯酸甲酯)，共聚(苯乙烯-丙烯腈)，聚乙烯醇缩丁醛或由以下制备的聚合物：双(烯丙基碳酸酯)单体，多官能丙烯酸酯单体，多官能甲基丙烯酸酯单体，二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体，二异丙烯基苯单体，乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯单体，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，乙氧基化苯酚双甲基丙烯酸酯单体，烷氧基化多元醇聚丙烯酸酯单体，苯乙烯单体，氨基甲酸酯丙烯酸酯单体，丙烯酸缩水甘油酯单体，甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，二亚烯丙基季戊四醇单体，或这些单体的混合物。
适用于制备本发明光学制品10的基材通常具有至少1.55的折射率，并且可包括非塑料基材，例如玻璃。更经常地，使用通常用于光学应用的基材，包括多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，例如烯丙基二甘醇碳酸酯，例如二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)，该单体由PPGIndustries，Inc.以注册商标CR-39销售；聚(脲)氨酯聚合物，其例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂的反应制备，一种这样的聚合物的组合物由PPG Industries，Inc.以注册商标TRIVEX销售；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化苯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；氨基甲酸酯丙烯酸酯单体；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；聚硫代氨基甲酸酯；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，一种这样的材料由Sabic Global Technologies以注册商标LEXAN销售；聚酯，例如由Dupont Teijin Films以注册商标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)，例如由Arkema France Corporation以注册商标PLEXIGLAS销售的材料，和通过使多官能异氰酸酯与聚硫醇或聚环硫化物单体反应制备的聚合物，其是均聚的或者与聚硫醇，多异氰酸酯，多异硫氰酸酯和任选的烯属不饱和单体或含卤化芳基的乙烯基单体共聚和/或三聚。还考虑了这样的单体的共聚物和所述聚合物与共聚物与其他聚合物的共混物，例如，以形成互穿网络产物。
渗吸组合物
如本文所述，本发明的方法包括将具有至少一种渗吸染料的渗吸组合物施加到光学基材20的至少一个表面上。将染料渗吸到基材的可渗吸表面中可以包括以下步骤：向可渗吸基材的至少一部分上施加渗吸组合物，其包含一种或多种渗吸染料，所述渗吸染料选自光致变色材料，常规染料，二色性材料和/或光致变色-二色性材料。然后加热渗吸组合物，使得渗吸染料的至少一部分扩散或渗吸到基材的可渗吸表面中。剩余的残余材料可以从渗吸的基材的表面洗掉。渗吸的非限制性方法描述于美国专利No.6,433,043；6,713,536；和美国专利No.7,147,889中，其公开内容通过引用整体并入本文。
在一些实例中，本发明的方法包括将包含至少一种渗吸染料的渗吸组合物施加到可渗吸基材20的外表面18的至少一部分上，以形成具有可去除(或临时)涂层的涂覆基材。可以处理涂覆的基材，例如通过加热辐射，以使至少一种渗吸染料扩散到基材中。可以除去任何剩余的残余材料，留下具有渗吸的染料层的渗吸的基材。例如，渗吸组合物可以施加在整个外部可渗吸表面上，例如对应于光学基材20的顶表面12的外表面18。渗吸组合物可以与外部可渗吸表面18共形(conformal)或者其可以在外部表面18上形成平面表面。当渗吸组合物与外部可渗吸表面18共形时，外表面18的形貌保持在渗吸组合物的表面上，该表面与渗吸组合物和外部可渗吸表面18之间的界面处的表面相对。渗吸组合物可以使用一种或多种涂覆装置和技术施加在光学基材20的外部可渗吸表面18的至少一部分上，如本文所述。
在一些实例中，根据本发明的各种实例的渗吸组合物可任选地进一步包括动力学增强添加剂(KEA)，光引发剂和热引发剂。在一些实例中，渗吸组合物任选地含有添加剂，用于：流动和润湿，流动控制剂，例如聚(2-乙基己基)丙烯酸酯；辅助树脂，以改进和优化涂层性能；抗氧化剂；受阻胺光稳定剂；羟丙基纤维素(hydroproxyl cellulose)；和紫外线(UV)光吸收剂。有用的抗氧化剂，受阻胺光稳定剂和UV光吸收剂的实例包括可从BASF以商标IRGANOX和TINUVIN商购获得的那些。当使用时，这些任选的添加剂通常以至多10重量％(例如，0.05至5重量％)的量存在。
在一些实例中，根据本发明的各种实例的渗吸组合物可任选地进一步包括溶剂。合适的溶剂的实例包括但不限于水，乙酸酯，醇，酮，二醇，醚，脂肪族化合物，脂环族化合物和芳族化合物。乙酸酯的实例包括但不限于乙酸乙酯，乙酸丁酯和乙酸二醇酯。酮的实例包括但不限于甲基乙基酮和甲基-N-戊基酮。芳族化合物的实例包括但不限于甲苯，萘和二甲苯。在一个实例中，将一种或多种溶剂加入第一反应物和第二反应物中的每一种中。合适的溶剂共混物可包括，例如，一种或多种乙酸酯，丙醇及其衍生物，一种或多种酮，一种或多种醇，和/或一种或多种芳族化合物。如果存在，溶剂通常以5至60重量％，或5至40重量％，或10至25重量％的量存在，基于渗吸组合物的总重量(包括溶剂重量)。
在一些实例中，溶剂可以是含水溶剂，有机溶剂或这样的溶剂的混合物，聚合物树脂或溶剂和聚合物树脂的混合物。溶剂载体的实例包括水，苯，甲苯，甲基乙基酮，丙酮，乙醇，四氢糠醇，n-甲基吡咯烷酮，2-乙氧基乙基醚，2-甲氧基乙基醚，二甲苯，环己烷，3-甲基环己酮，乙酸乙酯，四氢呋喃，甲醇，丙酸甲酯，乙二醇，乙腈，丁醇，甲基异丁基酮，甲基氯仿，异丙醇和这样的溶剂的混合物。聚合物树脂的实例包括羟基(C1-C3)烷基纤维素，聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)；5至50份羟基(C1-C3)烷基纤维素和95至50份PVP的混合物，聚氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇缩丁醛，氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，氯乙烯和偏二氯乙烯的共聚物，聚丙酸乙烯酯，乙酸丁酸纤维素和这样的聚合物树脂的混合物。当渗吸组合物中的载体是聚合物树脂时，树脂基本上用作组合物的其他组分的成膜粘合剂。
在一些实例中，渗吸组合物可包括静态染料，光致变色材料或其组合。可存在于渗吸组合物中的静态染料的类别和实例包括但不限于本领域公认的无机静电染料和有机静电染料。静电染料可以以这样的量(或比率)存在于渗吸组合物和/或光学基材20中，使得光学制品10显示出所需的光学性质。出于非限制性说明的目的，可以选择静态染料的量和类型，使得光学制品10具有对应于热梯度的永久梯度的颜色/色彩，如本文所述。掺入渗吸组合物中的静态染料的量可以为0.1至99.9重量％，基于组合物的重量。静态染料的精确量并不重要，只要使用足够的量来产生所需效果即可。所用静电染料的特定量可取决于各种因素，例如但不限于静态染料的吸收特性，颜色和颜色强度，以及用于将静态染料掺入到特定层中的方法。尽管本文中不限制，但是根据本文公开的各种非限制性实例，掺入到光学元件层中的静电染料可以配置成有助于具有5％至100％透光率，例如10％至95％的透射率，15％至90％的透射率，或25％至75％的透射率的光学制品。关于供选择地或另外地掺入到光学制品10的光学基材20中的静态染料，相同的透射率范围是可适用的。
可存在于渗吸组合物中的光致变色化合物的类别包括但不限于“常规光致变色化合物”。如本文所用，术语“常规光致变色化合物”包括热可逆和非热可逆(或光-可逆)的光致变色化合物二者。通常，尽管本文中不限制，当两种或更多种常规光致变色材料彼此组合使用时，可以选择各种材料以彼此互补以产生所需的颜色或色彩。例如，根据本文公开的某些非限制性实例，可以使用光致变色化合物的混合物以获得某些活化颜色，例如近中性灰色或接近中性棕色。参见，例如，美国专利5,645,767，第12栏第66行至第13栏第19行，其公开内容特别通过引用并入，其描述了定义中性灰色和棕色的参数。
可存在于渗吸组合物中的光致变色材料或化合物的实例包括但不限于茚并稠合的萘并吡喃，萘并[1,2-b]吡喃，萘并[2,1-b]吡喃，螺芴并[1,2-b]吡喃，菲并吡喃，喹啉并吡喃，荧蒽并吡喃，螺吡喃，苯并嗪，萘并嗪，螺(二氢吲哚)萘并嗪，螺(二氢吲哚)吡啶并苯并嗪，螺(二氢吲哚)荧蒽并嗪，螺(二氢吲哚)喹啉并嗪(spiro(indoline)quinoxazine)，俘精酸酐，俘精酰亚胺(fulgimide)，二芳基乙烯，二芳基烷基乙烯，二芳基烯基乙烯，热可逆光致变色化合物，和非热可逆光致变色化合物，及其混合物。
在一些实例中，可存在于渗吸组合物中的光致变色化合物的其他实例可选自某些茚并稠合的萘并吡喃化合物，如美国专利No.6,296,785中第3栏第66行至第10栏第51行所述，该公开内容通过引用并入本文。
光致变色化合物可以以这样的量(或比率)存在于渗吸组合物和/或光学基材20中，使得本公开的光学制品10显示出所需的光学性质。出于非限制性说明的目的，可以选择光致变色化合物的量和类型，使得当光致变色化合物处于封闭形式(例如，处于漂白或未活化状态)时光学制品10是透明或无色的，并且当光致变色化合物为开放形式时(例如，当通过光化辐射活化时)，可以显示出所需的最终颜色。所使用的光致变色化合物的精确量并不重要，只要使用足够的量来产生所需效果即可。所用光致变色化合物的具体量可取决于各种因素，例如但不限于光致变色化合物的吸收特性，活化时所需的颜色和颜色强度，以及用于将光致变色化合物掺入到特定层的方法。虽然在本文中不限制，但是根据本文公开的各种非限制性实例，掺入到光学元件层中的光致变色化合物可以配置成有助于在活化时具有5％至100％透光率的光学制品，例如活化时10％至95％的透射率，活化时15％至90％的透射率，活化时25％至75％的透射率。关于供选择地或另外地并入到本公开的光学制品10的光学基材20中的光致变色化合物，相同的透射率范围是可适用的。
掺入渗吸组合物中的光致变色化合物的量可以为0.1至99.9重量％，基于组合物的重量。在其中渗吸组合物是KEA和光致变色化合物的组合的一系列预期实施方案中，光致变色化合物的量为25至99重量％，50至98重量％，或70至97重量％。在本发明的渗吸组合物中使用的光致变色化合物的量可以在这些值的任何组合之间，包括所列举的范围，例如0.15至99.85重量％。
在本发明的具体实例中，其中渗吸组合物包含选自二色性染料，光致变色-二色性染料及其混合物的材料，光学基材20包括能够扩散和配向二色性染料和/或光致变色-二色性染料的配向层。配向层可以包括具有不可逆固定的第一总方向(general direction)的有序液晶材料，并且二色性染料和/或光致变色-二色性染料可以在与第一总方向平行的第二总方向上配向。包含有序液晶材料的这样的配向层的非限制性实例描述于U.S.7,256,921第82栏第62行至第84栏第11行，其引用部分通过引用并入本文。
此外，配向层可包括沿第一总方向取向的聚合物片，并且二色性染料和/或光致变色-二色性染料可沿与第一总方向平行的第二总方向配向。在本发明的具体实施方案中，配向层可以是线性偏振的，并且可以包括聚乙烯醇，乙烯醇缩丁醛，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚(甲基)丙烯酸烷基酯，聚酰胺，聚(酰胺-醚)嵌段共聚物，聚(酯-醚)嵌段共聚物，聚(醚-氨基甲酸酯)嵌段共聚物，聚(酯-氨基甲酸酯)嵌段共聚物和/或聚(醚-脲)嵌段共聚物的取向聚合物片。如本文所用的术语“取向聚合物片”是指具有至少第一总(配向)方向(例如通过拉伸赋予片的第一总方向)的聚合物片。
配向层可以是线性偏振的，并且可以包括光学品质(optical quality)聚合物片或膜，其包含设置在连续双折射基质内的聚合物颗粒的分散相，该膜可以在一个或多个方向上取向。选择分散相颗粒的尺寸和形状，分散相的体积分数，膜厚度和取向的量，以获得所需程度的膜中所需波长的辐射的漫反射和总透射率。这样的片/膜及其制备描述于U.S.5,867,316第6栏第47行至第20栏第51行，其引用部分通过引用并入本文。当线性偏振时，配向层也可包括U.S.5,882,774中第2栏第63行至第18栏第31行所述的双折射多层光学膜，其引用部分通过引用并入本文。此外，配向层还可以包括双组件偏振器(即，二色性和反射偏振组件)，例如在U.S.6,096,375第3栏第7行至第19栏第46行中描述的那些，其引用部分通过引用并入本文。
当存在于渗吸组合物中时，二色性材料和/或光致变色-二色性材料在第二总方向上配向，即沿着二色性化合物和/或光致变色-二色性化合物的长轴配向，第二总方向至少平行于配向层的第一总方向。如本文中关于材料或结构的有序或配向所使用的，术语“总方向”是指材料、化合物或结构的主要排列或取向。此外，本领域技术人员将理解，即使材料、化合物或结构的配向内存在一些变化，材料、化合物或结构也可具有总方向，条件是材料、化合物或结构具有至少有一种主要排列。
用于本发明方法的渗吸组合物可进一步包含赋予组合物或所得层所需物理特性的另外的常规成分；用于将渗吸组合物施加到基材上的方法所需的另外的常规成分；和/或增强由其制成的层的另外的常规成分。这些另外的成分包括流变控制剂，例如二氧化硅，和流平剂，例如表面活性剂。
渗吸组合物，即KEA，光致变色化合物和任选成分，如佐剂和其他常规成分，可通过任何常规技术制备。例如，各组分可以混合并纯净使用，或者可以在合并之前溶解在适当的溶剂中，或者可以将每种组分依次溶解或掺入合适的载体中，如果需要，可以在加热的情况下进行。
通过本发明的方法和根据本发明的方法制备的光学元件在已经除去剩余的残余材料之后可任选地包括施加在渗吸的基材的渗吸的染料层上的一个或多个层。这样的另外的的实例包括但不限于：底漆涂层和膜；保护涂层和膜，包括过渡涂层和膜以及耐磨涂层和膜；防反射涂层和膜；偏振涂层和膜；及其组合。如本文所用，术语“保护性涂层或膜”是指可以防止摩擦或磨损的涂层薄膜，提供从一种涂层或膜到另一种的性质转变，防止聚合反应化学品的影响，和/或防止因例如潮湿、热、紫外光、氧气等的环境条件而劣化。
如本文所用，术语“过渡涂层和膜”是指有助于在两个涂层或膜或涂层和膜之间产生性能梯度的涂层或膜。例如，尽管在本文中不限制，但过渡涂层可有助于在相对硬的涂层和相对软的涂层之间产生硬度梯度。过渡涂层的非限制性实例包括如美国专利No.7,452,611B2中所述的辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜，其由此特别通过引用并入本文。
如本文所用，术语“耐磨涂层和膜”是指表现出耐磨性大于标准参考材的保护性聚合物材料，例如由PPG Industries，Inc提供的单体制成的聚合物，用与ASTM F-735Standard Test Method for Abrasion Resistance of Transparent Plastics andCoatings Using the Oscillating Sand Method相当的方法测试。耐磨涂层的非限制性实例包括，例如，包含有机硅烷，有机硅氧烷的耐磨涂层，基于无机材料如二氧化硅，二氧化钛和/或氧化锆的耐磨涂层，以及可紫外光固化类型的有机耐磨涂层，氧气阻隔涂层，UV屏蔽涂层及其组合。可商购硬涂层产品的非限制性实例包括CRYSTALCOATTM 124和涂层，分别可从SDC Coatings，Inc.和PPG Industries，Inc.获得。
在一些实例中，耐磨涂层或膜(或硬涂层)可选自本领域公认的硬涂层材料，例如有机硅烷耐磨涂层。有机硅烷耐磨涂层，通常称为硬涂层或基于有机硅的硬涂层，在本领域中是熟知的，并且可从各种制造商商购获得，例如SDC Coatings，Inc.和PPG Industries，Inc.。参考美国专利No.4,756,973第5栏第1至45行；和美国专利No.5,462,806第1栏第58行至第2栏第8行，和第3栏第52行至第5栏第50行，其公开内容描述了有机硅烷硬涂层，并且该公开内容通过引用并入本文。还参考美国专利No.4,731,264,5,134,191,5,231,156和国际专利公开WO 94/20581的有机硅烷硬涂层的公开内容，该公开内容也通过引用并入本文。硬涂层可以通过本领域公认的涂覆方法(例如但不限于辊涂，喷涂，幕涂和旋涂)施加。
抗反射涂层和膜的非限制性实例包括金属氧化物，金属氟化物或其他这样的材料的单层，多层或膜，其可沉积在本文公开的制品上(或施加到制品的膜上)，例如通过真空沉积、溅射等。常规光致变色涂层和膜的非限制性实例包括但不限于包含常规光致变色材料的涂层和膜。
渗吸的基材的渗吸的染料层和在渗吸的基材上或上方形成的其他任选的膜和/或层(例如但不限于一个或多个另外的涂层)各自具有至少足够的透明度以允许通过光学制品10观察电磁能量源和入射在光学制品10表面上的电磁能量的反射。在一些实例中，渗吸的基材和一个或多个另外的层各自独立地具有大于0％且低于或等于100％，例如50％至100％的百分比透射率。在另外的实例中，渗吸的基材和一个或多个另外的涂层具有至少足够的反射率，以允许入射在光学制品10的外表面上的电磁能的至少一部分的反射。
通常，渗吸的基材中的渗吸染料层和/或一个或多个另外的涂层的厚度可以是达到光学制品所需厚度所需的任何厚度。例如，渗吸的基材中的渗吸染料层和/或一个或多个另外的涂层的厚度可以是2微米至60微米，10微米至40微米，或20微米至30微米。渗吸的染料层和/或一个或多个另外的涂层可以具有相同或不同的厚度。
渗吸组合物和任选成分可通过任何常规技术制备。例如，各个组分可以混合并纯净使用；或者可以在合并之前溶解在适当的溶剂中；或者，可以将每种组分依次溶解或掺入合适的载体中，如果需要，可以在加热的情况下进行。供选择地，多种(个)渗吸组合物和渗吸步骤可用于制备本发明的光致变色制品。在一个预期的实施方案中，第一渗吸组合物用于光致变色化合物和稳定剂，第二渗吸组合物包括KEA，第三渗吸组合物包括光致变色化合物(一种或多种)和KEA(一种或多种)二者。
渐变图案
如本文所述，光学制品10被配置为在其至少一个表面上表现出梯度图案。在一些实例中，将具有至少一种渗吸染料的渗吸组合物施加在光学基材上以形成涂覆的基材。然后照射涂覆的基材，使得形成渗吸染料浓度梯度。渗吸染料浓度梯度可以形成至少一个光影响区，其限定梯度图案50(示于图2中)。如本文所用，术语“光影响区”是指光学制品10的一部分，当光接触或穿过光学制品10时，其具有表现出一种或多种光学性质的能力。光影响性质的非限制性实例包括光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化，颜色/色调，偏振或其组合。
具有至少一种渗吸染料的渗吸组合物可以施加在光学基材20的可渗吸表面上，以形成至少一个光影响区，其在渗吸组合物的渗吸染料(一种或多种)渗吸到光学基材20中之后，具有梯度光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化。如本文所用，“梯度光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化”是指当曝露于至少光化辐射时，在整个至少一个光影响区中颜色/色调和/或偏振变化的幅度(magnitude)或程度的增加或减少。为了提供梯度光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化，渗吸组合物可在整个至少一个光影响区中具有不同量的光致变色材料和/或光致变色-二色性材料。可以理解，使用光致变色材料和光致变色-二色性材料来提供梯度偏振和/或颜色/色调也将提供梯度光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化。
具有至少一种渗吸染料的渗吸组合物可以施加在光学基材20上，以在渗吸组合物的渗吸染料(一种或多种)渗吸到光学基材20的可渗吸表面中后形成至少一个具有梯度颜色/色调的光影响区。如本文所用，“梯度颜色/色调”是指在整个至少一个光影响区中颜色/色调的幅度或程度的增加或减少。为了提供梯度颜色/色调，渗吸组合物可在整个至少一个光影响区中具有不同量的染料。
在一些实例中，渗吸组合物被施加到光学基材20的可渗吸表面上，以在渗吸组合物的渗吸染料(一种或多种)渗吸到光学基材20中之后形成具有梯度偏振的至少一个光影响区。如本文所用，“梯度偏振”是指在整个至少一个光影响区中的偏振的幅度或程度的增加或减少。为了提供梯度偏振，配向层中的各向异性材料可以在整个至少一个光影响区中具有不同量的配向的二色性材料和/或不同量的配向的光致变色-二色性材料。配向的二色性和/或光致变色-二色性材料的量可以通过当前方法改变，例如通过在整个至少一个光影响区中掺入不同量的二色性和/或光致变色-二色性材料。
光学制品10可包括两个或更多个具有不同的光影响性质的光影响区。因此，本发明的光学制品10可包括两个或更多个光影响区，其具有不同的光致变色和/或光致变色-二色性可逆变化，不同的颜色/色调，不同的偏振性质或其任何组合。
如图2所示，光学制品10的梯度色调和/或梯度偏振可以在光学制品10的整个表面上延伸。例如，在图2中，色调和/或偏振梯度从光学制品10的顶部(其中色调最浅和/或其中存在最小偏振，或者其中没有色调和/或偏振)开始延伸到光学制品10的底部(其中色调最深和/或其中存在最大偏振)。在一些实例中，光学制品10的顶部在被活化时可具有90％至60％的透射率，而光学制品10的底部在被活化时可具有10％至60％的透射率。然而，在其他实例中，色调梯度和/或偏振梯度可以在光学制品10的表面的仅部分上延伸。
光学制品10可以用前述非限制性光影响区和性质的任何组合形成。此外，光学制品可包括任何所需数量的光影响区，包括但不限于两个或更多个，三个或更多个，或四个或更多个光影响区。可以基于光学制品10的所需用途来选择光影响区的数量和类型。
涂覆装置和方法
在将渗吸组合物施加到光学基材20之前，优选清洁光学基材20的表面。可以如下完成清洁：用含水介质(例如肥皂水)洗涤表面以除去灰尘和污垢；用有机溶剂如甲乙酮洗涤表面以除去表面上存在的任何有机薄膜；和/或消除存在于光学基材20的表面上的静电荷。
可以对光学基材20进行另外的表面预处理步骤。预处理步骤可包括但不限于等离子体，火焰，化学(例如苛性)或用于提高基材表面能的任何处理，使得第一涂层润湿光学基材并促进对光学基材的粘附。例如，如美国专利No.8,608,988中所述，光学基材可以用Tantec EST-电气服务处理单元(Tantec EST-Electrical Service Treatment unit)的电晕放电处理，该单元在500瓦特和54kVA下操作30至90秒以活化基材表面。
参考图3，光学制品10可以使用涂覆装置50制造。涂覆装置50配置成在可渗吸表面(例如光学基材20的一个或多个可渗吸表面)上施加涂覆材料，例如包含至少一种渗吸染料的渗吸组合物。涂覆装置50配置成在光学基材20的至少一个可渗吸表面上连续地或按需地沉积涂覆材料的一个或多个液滴40。控制器可以控制施加到光学基材20的涂覆材料的体积。在各种实例中，涂覆装置50可以是喷墨涂覆装置，超声喷嘴涂覆装置，喷涂装置，旋涂装置，浸涂装置或幕涂装置。这样的涂覆装置的具体非限制性实例描述于PCT/EP2016/066896和PCT/EP2016/055201中，其公开内容通过引用并入本文。应当理解，涂覆装置50可以配置为各种装置的组合，所述装置配置用于将涂层施加到光学基材20的至少一个表面上。
当施加至光学基材20的至少一个表面时，一个或多个液滴40形成涂层，当被热辐射时，该涂层可使渗吸染料(一种或多种)扩散到光学基材20的可渗吸表面中。在各种实例中，渗吸组合物涂层的厚度可以为最小1μm至最大100μm，优选10μm至50μm。在将涂层施加在弯曲的光学基材20上的实例中，可以在光学基材20的各个区域中控制涂料组合物的施加，以导致涂料组合物在光学基材20的弯曲表面上的移动。例如，在凸起基材20上，光学基材20的径向内部上的涂覆材料的施加量可以高于光学基材20的径向外部上的涂覆材料的施加量，以形成具有均匀厚度的涂层。在各种实例中，涂层可以在光学基材20上具有均匀或不均匀的厚度。
继续参考图3，涂覆装置50包括工件支架60。在一些实例中，工件支架60可以配置成在涂覆过程中牢固地保持光学制品10。在其他实例中，工件支架60可以是用于支撑光学制品10的底表面的带或轨道(track)。多个光学制品10可以可拆卸地固定到工件支架60上。每个光学制品10保持在工件支架60内，使得待涂覆的光学制品10的表面(“涂覆表面45”)面向涂覆装置50。在一些实例中，涂覆表面45的平面可以基本垂直于涂覆装置50施加的涂层的向下的方向。在其他实例中，涂覆表面45的平面可以相对于涂覆装置50施加的涂层的方向成一定角度。在一些实例中，工件支架60可以配置成保持框架，例如眼镜框架，具有安装于其中的光学物品10。多个框架可以可拆卸地固定在工件支架60内。
工件支架60可相对于涂覆装置50固定或可移动。在一个实例中，工件支架60与固定在其上的光学基材20一起保持静止在固定位置，而涂覆装置50在一个、两个或三个轴上相对于工件支架60平移或旋转，以将涂覆装置50定位在相对于工件支架60和光学基材(一个或多个)20的所需位置。在另一个实例中，工件支架60可以相对于固定涂覆装置50在一个、两个或三个轴上平移或旋转，以将工件支架60和光学基材(一个或多个)定位在相对于涂覆装置50的所需位置。在另外的实例中，两个工件支架60和涂覆装置50可以是可移动的，例如通过平移或旋转运动。以这种方式，工件支架60和涂覆装置50可以具有最多六个自由度(三个轴的平移和绕三个轴的旋转)以移动，以便将涂覆装置50定位在相对于光学基材(一个或多个)20的预定位置。工件支架60和涂覆装置50可以手动移动，或者它们的移动可以由与控制器电子通信的一个或多个电动机控制。工件支架60和涂覆装置50的移动可以是预定的，例如通过由控制器执行的计算机可执行指令。
在使用涂覆装置涂覆光学基材20的表面之前，可以将未涂覆的基材20装载到工件支架60中。然后可以任选地从工件支架60移除涂覆的基材20以进行进一步处理，如本文所述。在一些实例中，多个工件支架60(未示出)可以设置在连续移动的线上，使得多个光学基材20可以以连续工艺涂覆。
继续参考图3，涂覆装置50可以具有控制器70，用于控制涂覆装置50的操作。控制器70可以配置用于控制涂覆操作，例如将一种或多种涂料组合物输送到涂覆装置50，一种或多种涂料组合物的流速，以及与使用涂覆装置50施加一种或多种涂料组合物有关的各种参数。控制器70还可以控制工件支架60和/或涂覆装置50的移动操作。
热源和照射方法
如本文所讨论的，本发明涉及用于制备光学制品10的方法和装置，该光学制品10在曝露于光化辐射时在光学制品10的表面上具有图案，例如线性梯度图案。就本发明的目的而言，如下来实现梯度图案：通过控制渗吸染料在渗吸组合物中的扩散，通过控制涂有渗吸组合物的基材曝露于热源，使得当光学制品10曝露于光化辐射时，形成光学制品10的区域上的色彩和/或颜色密度或偏振的渐变。
在将渗吸组合物施加到光学基材20的表面(一个或多个)之后，通过在低于渗吸染料(一种或多种)的沸点温度的温度下加热光学基材20的至少一部分，将渗吸组合物扩散到光学基材20中。涂覆的光学基材20被加热到的温度将变化并且取决于所用的特定渗吸染料(一种或多种)的沸点和蒸气压，以及光学基材20的软化温度。这样的温度应该优选接近但是低于渗吸染料(一种或多种)的沸点并低于光学基材20的软化温度。此外，这样的温度，即光致变色转移或掺入温度应该是这样的，以避免渗吸染料(一种或多种)的分解(热解)。因此，所选择的转移温度足以使渗吸染料(一种或多种)的蒸气压充分升高，以允许其转移到光学基材20中，而不会显著分解化合物并使光学基材20软化。
参考图4，可以用热源80完成加热。热源80配置成用电磁能照射光学基材20的至少一部分，该光学基材20已经涂覆有具有渗吸染料的渗吸组合物。热源80配置成用电磁能照射涂覆的光学基材的至少一个表面的至少一部分，以使渗吸组合物的渗吸染料(一种或多种)扩散到光学基材20中。控制器可以控制热源80的输出以控制光学基材20所曝露的电磁能的量。在各种实例中，热源80可以是红外热源，对流热源或微波热源。应理解，热源80可以配置为这些热源的组合。热源80可具有一个或多个具有线性或弯曲轮廓的加热元件。
将涂覆的光学基材20保持在上述温度下足够长的时间，以使大部分渗吸染料(一种或多种)扩散到光学基材20的表面中并渗透到其下面。光学基材20被来自热源80的电磁能量照射的时间长度理想地选择，以导致施加到光学基材20的至少一个可渗吸表面上的渗吸组合物中的渗吸染料(一种或多种)的扩散。也可以在真空中或使用惰性，例如氮气氛完成加热。
继续参考图4，热源80可以相对于光学基材20偏移。例如，热源80的中心轴线A可以偏离光学基材20的中心轴线预定的偏移量B。在各种实例中，预定偏移量B可以表示为热源80的中心轴线A相对于光学基材20的中心轴线C偏移的光学基材20的总纵向长度L的百分比。例如，热源80的中心轴线A可以相对于光学基材20的中心轴线C横向偏移光学基材20的总纵向长度L的10％至1000％，优选地为30％至90％。在其他实例中，光学基材20和热源80之间的距离D可以从最小100mm到最大10000mm，优选地从500mm到5000mm。
参考图5，热源80和光学基材20可以相对于彼此成一定角度。例如，光学基材20的纵轴D可以相对于X轴以预定角度α偏移。在各种实例中，预定角度α的绝对值可以是10°至80°，优选地是30°至60°。在一些实例中，热源80和光学基材20可以相对于彼此偏移，例如图4中所示，并且相对于彼此成一定角度，例如图5中所示。
热源80相对于光学基材20的偏移横跨光学基材20(例如光学基材20的至少一个可渗吸表面)形成热梯度。光学基材20的至少一个可渗吸表面上的热梯度使渗吸组合物中的渗吸染料(一种或多种)以对应于热梯度的方式扩散到光学基材20的可渗吸表面中。以这种方式，扩散到光学基材20的至少一个可渗吸表面中的渗吸染料(一种或多种)的浓度梯度对应于横跨至少一个可渗吸表面的热梯度。如本文所述，渗吸染料(一种或多种)的浓度梯度在光学制品10曝露于光化辐射时形成梯度图案。梯度图案可以是固定的(例如当使用常规染料或二色性染料时)，响应于光化辐射可变的(例如当使用光致变色或光致变色-二色性染料时)，或者两者的组合(当使用多于一种类型的渗吸染料时)。
在各种实例中，可以通过增加或减少热源80的输出来控制横跨光学基材20的至少一个可渗吸表面的热梯度。另外或供选择地，可以通过增加或减小光学基材20和热源80之间的距离D来控制横跨光学基材20的至少一个可渗吸表面的热梯度。另外或供选择地，可以通过增加或减少光学基材20和热源80之间的预定偏移量B来控制横跨光学基材20的至少一个可渗吸表面上的热梯度。另外或供选择地，可以通过增加或减少光学基材20曝露于来自热源80的电磁能的时间来控制横跨光学基材20的至少一个可渗吸表面的热梯度。
支撑光学基材20的热源80和/或工件支架60可以在横向(图4中的X轴)上可移动，以将热源80定位在相对于光学基材20的所需横向偏移处。在一些实例中，支撑光学基材20的热源80和/或工件支架60也可以或供选择地在垂直方向(图4中的Y轴)上可移动，以将热源80定位在相对于光学基材20的所需垂直偏移处。在另外的实例中，支撑光学基材20的热源80和/或工件支架60也可以或供选择地围绕(图4中的Z轴)可旋转以将热源80定位在相对于光学基材20的所需角度位置。在一个实例中，工件支架60与支撑在其上的光学基材20一起保持静止在固定位置，而热源80相对于工件支架60在一个、两个或三个轴上平移或旋转，以将热源80定位在相对于工件支架60和光学基材20的所需位置。在另一个实例中，工件支架60可以相对于固定的热源80在一个、两个或三个轴上平移或旋转，以将工件支架60和光学基材20定位在相对于热源80的所需位置。在另外的实例中，工件支架60和热源80二者都可以是可移动的，例如通过平移或旋转运动。以这种方式，工件支架60和热源80可具有最多六个自由度(三个轴的平移和绕三个轴的旋转)以移动，以便将热源80定位在相对于光学基材20的预定位置。
在一些实例中，当用来自热源80的电磁能照射光学基材20时，工件支架60和/或热源80可以相对于彼此保持静止。在其他实例中，当用来自热源80的电磁能照射光学制品20时，工件支架60和/或热源80可以相对于彼此移动。例如，工件支架60和/或热源80相对于彼此移动的速度在照射过程中可以是恒定的或变化的。工件支架60和/或热源80相对于彼此移动的速度可取决于渗吸染料的浓度，热源60的温度和/或渗吸染料向光学基材20扩散的相对容易性。工件支架60和热源80可以手动移动，或者它们的移动可以由与控制器电子通信的一个或多个电动机控制。工件支架60和热源80的移动可以是预定的，例如通过控制器执行的计算机可执行指令。
继续参考图4，热源80可以具有用于控制热源80的操作的控制器70。控制器70可以配置用于控制热源80的输出，热源80相对光学基材20的位置，以及与使用热源80利用电磁能照射光学基材20的至少一个表面的至少一部分有关的各种参数。
在一些实例中，多个热源80可以布置成阵列。多个热源80可以在一个或多个行和/或列中彼此平行或偏移地布置。热源80可以以从最小1mm到最大1000mm，优选地从100mm到500mm的距离彼此偏移。
除去残留组分
在将渗吸染料(一种或多种)转移到光学基材20中之后，从光学基材20的表面除去残留的涂层或膜。可以通过任何合适的技术除去残留的涂层或膜；优选不损害光学基材20的表面的光学品质的技术。便利地，通过使残留的涂层或膜与合适的溶剂(例如肥皂水或有机溶剂如三氯乙烯，甲乙酮，甲基异丁基酮，甲乙酮-甲苯混合物，或其他溶剂如丙酮，二氯乙烷，氯仿和氯苯)接触，使残留的涂层或膜与光学基材20剥离。用于制备渗吸组合物的相同溶剂可用于除去残留的涂层或膜。使残留涂层或膜与有机溶剂接触的合适方法是在蒸气脱脂单元中，其中涂覆的基材曝露于所选溶剂(一种或多种)的蒸气，所述溶剂在光学基材20的表面上冷凝并流出，从而从表面洗涤光致变色和/或KEA耗尽的树脂膜或涂层。供选择地，可以通过将光学基材20浸入溶剂浴中，将溶剂喷涂在涂覆的基材上或从光学基材20上物理剥离膜或涂层来除去残留的涂层或膜。在已经从光学基材20的表面上除去残留的涂层或膜之后，则可以用水，溶剂或合适的含水介质(例如肥皂或洗涤剂溶液)洗涤表面，并干燥。
实施例
用下表1中列出的成分制备光致变色染料的渗吸溶液。
表1.渗吸溶液
1有机光致变色染料的混合物，配制成活化时呈灰色。
2受阻胺紫外光稳定剂，可获自Ciba-Geigy Corporation。
3分子量550。
从PPG Industries，Inc.获得的直径76mm的CR-607透镜(基底(base)5曲率)用根据上表1制备的渗吸溶液旋涂。
将涂覆的透镜置于通风橱中，迎面速度(face velocity)为1.05m/s。使用可获自Control IR Infrared Heaters的预热带状IR灯(型号4185-16-1600)作为热源，并且布置在透镜表面的最高点上方10cm处，并且偏离透镜中心3cm。使用来自Control IR InfraredHeaters的Control IR Unit Model 5420-240-0将辐照度设定为30％。将透镜加热2.5小时。
使用IR温度计测量最靠近热源的透镜部分的表面温度(在边缘附近测量)为140℃。测量离热源最远的表面位置为60℃。在2.5小时热曝露之后，使透镜冷却，并使用海绵和去离子水用手从透镜上除去残留的树脂。
随后将透镜表面处理(surfaced)并用Omega Optix的抗反射涂料Green AR涂覆。
使用UV光源活化成品透镜。活化的透镜显示出美学上可接受的颜色梯度，其中最深色的区域对应于曝露于最高温度的透镜部分。仅在光致变色区域的透镜周边周围有明显的淡淡的较浅色的环。该环宽约5毫米。
在各种实例中，本发明的特征还可以在于以下一个或多个条款：
条款1.制造光学制品的方法，该方法包括：
将包含至少一种染料的渗吸组合物施加到基材的至少一个可渗吸表面的至少一部分上，以形成涂覆的基材；
用来自热源的热量照射涂覆的基材的至少一部分，以横跨涂覆的基材形成热梯度，以将至少一种染料扩散到可渗吸表面中，以形成具有对应于热梯度的染料浓度梯度的至少部分渗吸的基材；和
从至少部分渗吸的基材中除去渗吸组合物的残余组分，
其中染料浓度梯度在曝露于光化辐射时形成梯度图案。
条款2.条款1的方法，其中所述可渗吸表面是可渗吸基材的表面。
条款3.条款1的方法，其中所述可渗吸表面是位于光学制品上的可渗吸层的表面。
条款4.条款1-3中任一项的方法，其中通过增加或减少热源的热输出来改变热梯度。
条款5.条款1-4中任一项的方法，其中通过增加或减小基材与热源之间的距离来改变热梯度。
条款6.条款1-5中任一项的方法，其中通过增加或减小基材和热源之间的角度来改变热梯度。
条款7.条款1-6中任一项的方法，其中通过增加或减少基材曝露于来自热源的热量的时间来改变热梯度。
条款8.条款1-7中任一项的方法，其中所述热源的中心部分相对于所述基材的中心部分偏移。
条款9.条款1-8中任一项的方法，其中所述渗吸组合物通过选自旋涂，喷涂，喷墨涂覆，幕涂或浸涂的方法施加。
条款10.条款1-9中任一项的方法，其中所述热源选自红外热源，对流热源和微波热源。
条款11.条款1-10中任一项的方法，其中所述热源是弯曲的。
条款12.条款1-11中任一项的方法，其中所述至少一种染料选自固定的着色染料，光致变色染料，二色性染料和光致变色二色性染料。
条款13.条款1-12中任一项的方法，其中所述基材是各向异性可渗吸基材，并且其中所述渗吸组合物包含至少一种二色性染料，使得所述至少部分渗吸的基材具有偏振梯度图案。
条款14.条款1-12中任一项的方法，其中所述基材是各向异性可渗吸基材，并且其中所述渗吸组合物包含至少一种光致变色二色性染料，使得所述至少部分渗吸的基材在曝露于光化辐射时具有光致变色偏振梯度图案。
条款15.条款1-14中任一项的方法，其中所述渗吸组合物还包含紫外线吸收剂组合物，抗氧化剂组合物，羟丙基纤维素，受阻胺光稳定剂，动力学增强添加剂和溶剂中的至少一种。
条款16.具有梯度图案的光学制品，该光学制品可通过条款1-15中任一项的方法获得。
已经参考本发明具体实例的具体细节描述了本发明。除非这样的细节包括在所附权利要求书中，否则不应将它们视为对本发明范围的限制。

Claims (16)

1.制造光学制品的方法，该方法包括：
将包含至少一种染料的渗吸组合物施加到基材的至少一个可渗吸表面的至少一部分上，以形成涂覆的基材；
用来自热源的热量照射涂覆的基材的至少一部分，以横跨涂覆的基材形成热梯度，以将至少一种染料扩散到可渗吸的表面中，以形成具有对应于热梯度的染料浓度梯度的至少部分渗吸的基材；和
从至少部分渗吸的基材中除去渗吸组合物的残余组分，
其中染料浓度梯度在曝露于光化辐射时形成梯度图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗吸表面是可渗吸基材的表面。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗吸表面是位于所述光学制品上的可渗吸层的表面。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中通过增加或减少所述热源的热输出来改变所述热梯度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中通过增加或减小所述基材与所述热源之间的距离来改变所述热梯度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过增加或减小所述基材和所述热源之间的角度来改变所述热梯度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中通过增加或减少所述基材曝露于来自所述热源的热量的时间来改变所述热梯度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述热源的中心部分相对于所述基材的中心部分偏移。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述渗吸组合物通过选自旋涂，喷涂，喷墨涂覆，幕涂或浸涂的方法施加。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述热源选自红外热源，对流热源和微波热源。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述热源是弯曲的。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述至少一种染料选自固定的着色染料，光致变色染料，二色性染料和光致变色二色性染料。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述基材是各向异性可渗吸基材，并且其中所述渗吸组合物包含至少一种二色性染料，使得所述至少部分渗吸的基材具有偏振梯度图案。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述基材是各向异性可渗吸基材，并且其中所述渗吸组合物包含至少一种光致变色二色性染料，使得所述至少部分渗吸的基材在曝露于光化辐射时具有光致变色偏振梯度图案。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述渗吸组合物还包含紫外线吸收剂组合物，抗氧化剂组合物，羟丙基纤维素，受阻胺光稳定剂，动力学增强添加剂和溶剂中的至少一种。
16.具有梯度图案的光学制品，该光学制品可通过根据权利要求1-15中任一项所述的方法获得。
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