TWI550303B - 由清晰至圓偏光光致變色裝置及其製法 - Google Patents

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Description

由清晰至圓偏光光致變色裝置及其製法
本文中所揭示之各種實施例大體而言係關於光學元件、安全液晶單位及其製法。
關於聯邦贊助研究或開發之敍述
不適用。
對序列清單之參考
不適用。
行動裝置、ATM及可用於戶外之其他機器上之顯示螢幕常常具有以下問題：日光下之可讀性(sunlight readability)、UV降級、耐久性、操作溫度範圍及壽命。日光下之可讀性可以許多方式加以改良。一解決辦法係藉由添加更多冷陰極螢光燈(CCFL)背光管來主動地增加背光強度。不幸地，此方法在大多數行動裝置應用中由於電池消耗、較大裝置尺寸、發熱及重量考慮因素而具有缺點。第二方法係藉由將增亮膜添加至LCD之光學堆疊來被動地增加背光強度。雖然此解決辦法避免主動方法之大多數缺點，但此解決辦法僅將亮度增加約2倍，此不足以解決日光下之可讀性的問題。第三解決辦法係(諸如)經由使用抗反射塗層及膜以及圓偏光器來最小化反射光。可將此等解決辦法中之每一者與其他者進行組合以最佳化所要效應。
圓偏光器為習知線性偏光元件與四分之一波長延遲器之總成。延遲器之軸線相對於線性偏光器之軸線經定向成45度。隨著入射光傳遞通過總成，將入射光轉換成圓偏光。圓偏光器已在傳統上由於其抗反射性質而被使用。在此等應用中，當光自鏡面表面通過延遲器被反射回時，使偏光平面相對於原始定向旋轉90度，因此，線性偏光器阻擋返回之反射光。
習知線性偏光元件(諸如用於太陽鏡之線性偏光透鏡及線性偏光濾光器)通常係由含有二向色材料(諸如二向色染料)之展延型聚合物薄片形成。習知線性偏光元件為具有單一線性偏光狀態之靜態元件。因此，當將習知線性偏光元件曝露至適當波長之隨機偏光輻射或反射輻射時，將對透射通過元件的某一百分比之輻射進行線性偏光。如本文中所使用，術語「線性偏光」意謂將光波之電向量之振動限制至一個方向或平面。
另外，習知線性偏光元件通常係使用著色劑(亦即，二向色材料)加以染色且具有不會回應於光化輻射而變化之吸收光譜。如本文中所使用，「光化輻射」意謂電磁輻射，諸如(但不限於)能夠導致回應之紫外線及可見光輻射。習知線性偏光元件之色彩將取決於用以形成元件之著色劑，且最普遍為中性色彩(例如棕色或灰色)。雖然習知線性偏光元件係可用於減少反射光眩光，但由於其染色，其並不非常適合於在特定低光條件下使用。另外，因為習知線性偏光元件僅具有單一染色線性偏光狀態，所以其在其儲存或顯示資訊之能力方面有限。
如上文所論述，習知線性偏光元件通常係使用含有二向色材料之展延型聚合物膜薄片加以形成。如本文中所使用，術語「二向色」意謂能夠吸收透射輻射之兩個正交平面偏光分量中之一者強於吸收其中之另一者。因此，雖然二向色材料能夠優先地吸收透射輻射之兩個正交平面偏光分量中之一者，但若二向色材料之分子未經適當地定位或排列，則將不達成透射輻射之淨線性偏光。亦即，歸因於二向色材料之分子之隨機定位，藉由個別分子之選擇性吸收將彼此相消，使得不達成淨或總線性偏光效應。因此，通常有必要藉由與另一材料進行配向來適當地定位或排列二向色材料之分子，以便達成淨線性偏光。
將二向色染料之分子配向之一普遍方法涉及加熱聚乙烯醇(「PVA」)薄片或層以軟化PVA，且接著展延薄片以定向PVA聚合物鏈。接著，將二向色染料浸漬至展延型薄片中，且染料分子呈現聚合物鏈之定向。亦即，染料分子變得配向，使得染料分子之長軸大體上平行於定向型聚合物鏈。或者，可首先將二向色染料浸漬至PVA薄片中，且接著可如上文所描述來加熱及展延薄片以定向PVA聚合物鏈及關聯染料。此允許將二向色染料之分子適當地定位或排列於PVA薄片之定向型聚合物鏈內且達成淨線性偏光。亦即，可使PVA薄片對透射輻射進行線性偏光，或換言之，可形成線性偏光濾光器。
與上文所論述之二向色元件對比，習知光致變色元件(諸如使用習知熱可逆性光致變色材料加以形成之光致變色透鏡)通常能夠回應於光化輻射而自第一狀態(例如「清晰狀態」)轉換成第二狀態(例如「有色狀態」)，且回應於熱能而復原回至第一狀態。如本文中所使用，術語「光致變色」意謂具有回應於至少光化輻射而變化的至少可見光輻射之吸收光譜。因此，習知光致變色元件通常非常適合於在低光條件及明亮條件兩者中使用。然而，不包括線性偏光濾光器之習知光致變色元件通常不經調適以對輻射進行線性偏光。亦即，在任一狀態中，習知光致變色元件之吸收比通常小於2。如本文中所使用，術語「吸收比」指代在第一平面中經線性偏光之輻射之吸收率對在正交於第一平面之平面中經線性偏光之相同波長輻射之吸收率的比率，其中將第一平面視為具有最高吸收率之平面。因此，習知光致變色元件不能在與習知線性偏光元件相同之程度上減少反射光眩光。另外，習知光致變色元件具有儲存或顯示資訊之有限能力。
因此，將有利的係提供經調適以顯示線性偏光性質及光致變色性質兩者之元件及裝置。另外，將有利的係(例如)提供經調適以顯示圓偏光或橢圓偏光性質及光致變色性質之元件及裝置，以努力改良顯示螢幕之日光下之可讀性。此等元件及裝置亦可用以改良通過封裝材料之可見度且保護封裝材料內所含有之感光項目。
本發明提供一種光學元件，其包含：
(a)光致變色線性偏光元件，其包含：
(i)基板；及
(ii)塗層，其係連接至該基板，該塗層具有第一吸收狀態及第二吸收狀態，且可操作以回應於光化輻射而自該第一吸收狀態切換至該第二吸收狀態、回應於光化輻射及/或熱能而復原回至該第一吸收狀態，且在該第一吸收狀態及/或該第二吸收狀態中對透射輻射進行線性偏光；其中該塗層(ii)包含在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比的至少部分經配向熱可逆性光致變色-二向色材料；及
(b)雙折射層，其係連接至該光致變色線性偏光元件(a)，該雙折射層可操作以對透射輻射進行圓偏光或橢圓偏光。應注意，該塗層不需要覆蓋該基板之整個表面；亦即，該塗層可為部分塗層。
在一單獨實施例中，本發明提供一種複合光學元件，其包含：
(a)光致變色線性偏光元件，其包含：
(i)至少部分有序聚合薄片；及
(ii)可逆性光致變色-二向色材料，其係與該聚合薄片至少部分地配向且在該活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比；及
(b)雙折射層，其係連接至該光致變色線性偏光元件(a)，該雙折射層可操作以對透射輻射進行圓偏光或橢圓偏光。
當結合圖式進行閱讀時，將更好地理解本發明之各種實施例。
如本說明書及附加申請專利範圍中所使用，除非明確且不容置疑地限於一個參考物，否則數詞「一」及「該」包括複數個參考物。
另外，出於本說明書之目的，除非另有指示，否則表述用於本說明書中之成份之量、反應條件及其他性質或參數的所有數字將被理解為在所有情況下均係藉由術語「約」修飾。因此，除非另有指示，否則應理解，在以下說明書及附加申請專利範圍中所闡述的數值參數為近似值。最低限度地，且不作為限制申請專利範圍之範疇之均等物之學說的應用的嘗試，應按照所報告之有效數位的數目及普通舍位技術之應用來閱讀數值參數。
另外，雖然如上文所論述，闡述本發明之寬廣範疇的數值範圍及參數為近似值，但儘可能精確地報告在「實例」章節中所闡述之數值。然而，應理解，此等數值固有地含有由量測設備及/或量測技術引起之特定誤差。
現在將描述本發明之各種實施例的光學元件及裝置。本文中所揭示之各種實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板及連接至基板之塗層，塗層具有第一狀態及第二狀態，塗層可操作以回應於光化(及/或其他)輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於熱能而復原回至第一狀態，且在第一狀態及第二狀態中之至少一者中對透射輻射進行線性偏光。如本文中所使用，術語「熱能」意謂任何形式之熱。
如本文中對術語「狀態」之修飾之使用，術語「第一」及「第二」不意欲指代任何特定次序或時序，而是指代兩個不同條件或性質。舉例而言，雖然本文中未限制，但塗層之第一狀態與第二狀態可關於至少一光學性質(諸如(但不限於)可見光輻射及/或UV輻射之吸收或線性偏光)而不同。因此，根據本文中所揭示之各種實施例，塗層可經調適以在第一狀態及第二狀態中之每一者中具有不同吸收光譜。舉例而言，雖然本文中未限制，但塗層可在第一狀態中係清晰的且在第二狀態中係有色的。或者，塗層可經調適以在第一狀態中具有第一色彩且在第二狀態中具有第二色彩。另外，如下文更詳細地所論述，塗層可經調適以在第一狀態中不進行線性偏光(或「非偏光」)且在第二狀態中進行線性偏光。
如本文中所使用，術語「光學」意謂與光及/或視覺有關或相關聯。舉例而言，根據本文中所揭示之各種實施例，光學元件或裝置可係選自眼科元件及裝置、顯示元件及裝置、窗、鏡面、封裝材料(諸如包括收縮敷包及清晰抽取式保護上覆物之清晰封裝材料，及由聚合材料(諸如本文中在下文所描述之聚合基板中之任一者)製備之封裝材料)，以及主動及被動液晶單位元件及裝置。如本文中所使用，術語「眼科」意謂與眼睛及/或視覺有關或相關聯。眼科元件之實例包括：校正透鏡及非校正透鏡，包括單視覺透鏡或多視覺透鏡，多視覺透鏡可為分段或非分段多視覺透鏡(諸如(但不限於)雙焦點透鏡、三焦點透鏡及漸進性透鏡)；以及用以校正、保護或增強(在化妝或其他方面)視覺之其他元件，包括(但不限於)隱形眼鏡、人工晶狀體、放大透鏡，及保護透鏡或護目鏡。如本文中所使用，術語「顯示」意謂以字、數字、符號、設計或圖式之形式之資訊的可見或機器可讀表示。顯示元件及裝置之實例包括螢幕、監視器，及諸如安全標誌之安全元件。如本文中所使用，術語「窗」意謂經調適以准許輻射透射通過之縫隙。窗之實例包括汽車及飛機透明窗、濾光器、百葉窗，及光學開關。如本文中所使用，術語「鏡面」意謂鏡面地反射大分率之入射光的表面。
如本文中所使用，術語「感光」產品包括在曝露至光後即表現反效應(諸如腐敗、過早老化、主動組件或功能組件之撤銷，此為熟習此項技術者所知)之食品、化妝品、藥品、光學裝置、電子組件等等。
如本文中所使用，術語「液晶單位」指代含有能夠有序之液晶材料之結構。主動液晶單位為液晶材料能夠藉由外力(諸如電場或磁場)之施加而在有序狀態與無序狀態之間或在兩個有序狀態之間切換的單位。被動液晶單位為液晶材料維持有序狀態的單位。主動液晶單位元件或裝置之一實例為液晶顯示器。
如本文中所使用，術語「塗層」意謂自可流動組合物得到的支撐型膜，其可能或可能不具有均一厚度，且特別地排除聚合薄片。如本文中所使用，術語「薄片」意謂具有大體上均一厚度且能夠自支撐的預成型膜。另外，如本文中所使用，術語「連接至」意謂與物件直接接觸或經由一或多個其他結構或材料(其中之至少一者係與物件直接接觸)而與物件間接接觸。因此，根據本文中所揭示之各種實施例，具有第一狀態及第二狀態之塗層可與基板之至少一部分直接接觸，或其可經由一或多個其他結構或材料而與基板之至少一部分間接接觸。舉例而言，雖然本文中未限制，但塗層可與一或多個其他的至少部分塗層、聚合物薄片或其組合(其中之至少一者係與基板之至少一部分直接接觸)接觸。
一般而言，適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的基板包括(但不限於)由有機材料、無機材料或其組合(例如複合材料)形成之基板。下文更詳細地描述可根據本文中所揭示之各種實施例而使用的基板之實例。
可用以形成本文中所揭示之基板之有機材料的特定實例包括聚合材料，例如由美國專利5,962,617及美國專利5,658,501(第15欄第28行至第16欄第17行)中所揭示的單體及單體之混合物製備的均聚物及共聚物，該等美國專利之揭示內容係特別地以引用的方式併入本文中。舉例而言，此等聚合材料可為熱塑性或熱固性聚合材料、可係透明的或光學清晰的，且可具有所需的任何折射率。此等所揭示單體及聚合物之實例包括：多元醇(碳酸烯丙酯)單體，例如碳酸烯丙基二甘醇酯，諸如二甘醇雙(碳酸烯丙酯)，該單體係以PPG Industries,Inc.之商標CR-39出售；聚脲-聚胺基甲酸酯(聚脲-胺基甲酸酯)聚合物，其係(例如)藉由聚胺基甲酸酯預聚物與二胺固化劑之反應製備，一種此聚合物之組合物係以PPG Industries,Inc.之商標TRIVEX出售；多元醇(甲基)丙烯醯基封端碳酸酯單體；二甲基丙烯酸二甘醇酯單體；乙氧基化酚甲基丙烯酸酯單體；二異丙烯基苯單體；乙氧基化三丙烯酸三羥甲基丙烷酯單體；雙甲基丙烯酸乙二醇酯單體；聚(乙二醇)雙甲基丙烯酸酯單體；丙烯酸胺基甲酸酯單體；聚(乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯)；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(氯亞乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚胺基甲酸酯；聚硫胺基甲酸酯；熱塑性聚碳酸酯，諸如自雙酚A及光氣衍生之碳酸酯鍵聯樹脂，一種此材料係以商標LEXAN出售；聚酯，諸如以商標MYLAR出售之材料；聚(對苯二甲酸乙二酯)；聚乙烯醇縮丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，諸如以商標PLEXIGLAS出售之材料；及藉由使多官能異氰酸酯與聚硫醇或聚環氧硫化物單體反應(與聚硫醇、聚異氰酸酯、聚異硫氰酸酯及(視情況)烯系不飽和單體或含鹵化芳族乙烯系單體進行均聚合或共聚合及/或三元共聚合)製備的聚合物。亦預期(例如)所描述聚合物及共聚物之此等單體及摻合物與其他聚合物的共聚物，以形成嵌段共聚物或互穿網絡產物。
雖然本文中未限制，但根據本文中所揭示之各種實施例，基板可為眼科基板。如本文中所使用，術語「眼科基板」意謂透鏡、部分成型透鏡，及透鏡毛坯。適合用於形成本文中所揭示之各種實施例之眼科基板的有機材料之實例包括(但不限於)此項技術中辨識的可用作眼科基板之聚合物，例如用以製備用於光學應用(諸如眼科透鏡)之光學清晰澆鑄件的有機光學樹脂。
適合用於形成本文中所揭示之各種實施例之基板的有機材料之其他實例包括合成有機材料及天然有機材料兩者，包括(無限制)：不透明或半透明聚合材料、天然及合成織物，及纖維素材料(諸如紙張及木材)。
適合用於形成本文中所揭示之各種實施例之基板的無機材料之實例包括玻璃、礦物、陶瓷，及金屬。舉例而言，在一實施例中，基板可包含玻璃。在其他實施例中，基板可具有反射表面，例如拋光型陶瓷基板、金屬基板或礦物基板。在其他實施例中，可將反射塗層或層沈積或以其他方式塗覆至無機或有機基板之表面，以使其係反射的或增強其反射性。
另外，根據本文中所揭示之特定實施例，基板可在其外表面上具有保護塗層，諸如(但不限於)耐磨塗層(諸如「硬塗層」)。舉例而言，市售之熱塑性聚碳酸酯眼科透鏡基板常常係在已經將耐磨塗層塗覆至其外表面上的情況下出售，因為此等表面傾向於容易被刮傷、磨損或擦損。此透鏡基板之實例為GENTEXTM聚碳酸酯透鏡(可購自Gentex Optics)。因此，如本文中所使用，術語「基板」包括在表面上具有保護塗層(諸如(但不限於)耐磨塗層)之基板。
再另外，本文中所揭示之各種實施例的基板可為未染色、染色、線性偏光、圓偏光、橢圓偏光、光致變色或染色-光致變色基板。如本文中參考基板所使用，術語「未染色」意謂基本上無著色劑添加物(諸如(但不限於)習知染料)且具有不會回應於光化輻射而顯著地變化的可見光輻射之吸收光譜的基板。另外，參考基板，術語「染色」意謂具有著色劑添加物(諸如(但不限於)習知染料)且具有不會回應於光化輻射而顯著地變化的可見光輻射之吸收光譜的基板。
如本文中所使用，參考基板之術語「線性偏光」指代經調適以對輻射進行線性偏光之基板。如本文中所使用，參考基板之術語「圓偏光」指代經調適以對輻射進行圓偏光之基板。如本文中所使用，參考基板之術語「橢圓偏光」指代經調適以對輻射進行橢圓偏光之基板。如本文中所使用，參考基板之術語「光致變色」指代具有回應於至少光化輻射而變化的可見光輻射之吸收光譜的基板。另外，如本文中參考基板所使用，術語「染色-光致變色」意謂含有著色劑添加物以及光致變色材料且具有回應於至少光化輻射而變化的可見光輻射之吸收光譜的基板。因此，例如(且無限制)，染色-光致變色基板在曝露至光化輻射時可具有著色劑之第一色彩特性及著色劑與光致變色材料之組合的第二色彩特性。
如先前所論述，習知線性偏光元件通常係使用展延型聚合物薄片及二向色染料加以形成。然而，此等習知線性偏光元件通常具有單一染色線性偏光狀態。如先前所論述，術語「線性偏光」意謂將光波之電向量之振動限制至一個方向。另外，如先前所論述，習知光致變色元件係由習知光致變色化合物形成且具有至少兩種狀態(例如清晰狀態及有色狀態)。如先前所論述，術語「光致變色」意謂具有回應於至少光化輻射而變化的至少可見光輻射之吸收光譜。然而，習知光致變色元件通常不經調適以對輻射進行線性偏光。
如上文所論述，本文中所揭示之各種實施例的光學元件包含連接至基板之塗層(ii)，塗層具有第一吸收狀態及第二吸收狀態、通常回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於光化及/或熱能而復原回至第一狀態，且在第一狀態及第二狀態中之至少一者中表現線性偏光。亦即，本文中所揭示之各種實施例的光學元件可為光致變色-二向色元件。如本文中所使用，術語「光致變色-二向色」意謂在特定條件下顯示光致變色性質及二向色(亦即，線性偏光)性質兩者，該等性質至少可藉由儀錶偵測。另外，如下文更詳細地所論述，本文中所揭示之各種實施例的光學元件可使用經至少部分地配向之至少一光致變色-二向色化合物加以形成。
如先前所提及，根據本文中所揭示之各種實施例，塗層可在第一狀態中非偏光(亦即，塗層將並不將光波之電向量之振動限制至一個方向)且在第二狀態中對透射輻射進行線性偏光。如本文中所使用，術語「透射輻射」指代傳遞通過物件之至少一部分之輻射。雖然本文中未限制，但透射輻射可為紫外線輻射、可見光輻射或其組合。因此，根據本文中所揭示之各種實施例，塗層可在第一狀態中非偏光且在第二狀態中對透射紫外線輻射、透射可見光輻射或其組合進行線性偏光。
根據再其他實施例，塗層(ii)可在第一狀態中具有第一吸收光譜、在第二狀態中具有第二吸收光譜，且在第一狀態及第二狀態兩者中均線性偏光。
根據特定實施例，塗層(ii)可在至少一狀態中具有至少1.5之平均吸收比。舉例而言，塗層可在至少一狀態中具有在至少1.5至50(或大於50)之範圍內的平均吸收比。如先前所論述，術語「吸收比」指代在第一平面中經線性偏光之輻射之吸收率對在正交於第一平面之平面中經線性偏光之輻射之吸收率的比率，其中將第一平面視為具有最高吸收率之平面。因此，吸收比(及下文所描述之平均吸收比)為輻射之兩個正交平面偏光分量中之一者被物件或材料強烈地吸收之程度的指示。
可如下文所闡述來測定包含光致變色-二向色化合物之塗層或元件的平均吸收比。舉例而言，為了測定包含光致變色-二向色化合物之塗層的平均吸收比，將具有塗層之基板定位於光學工作台上且藉由光致變色-二向色化合物之活化將塗層置於線性偏光狀態中。活化係藉由將塗層曝露至UV輻射持續足以達到飽和或近飽和狀態(亦即，塗層之吸收性質實質上不會隨著進行量測之時間間隔而改變的狀態)之時間達成。在一時段(通常為10秒至300秒)內，在3秒間隔下按以下序列：0°、90°、90°、0°等等，針對在垂直於光學工作台之平面(被稱作0°偏光平面或方向)中經線性偏光之光及在平行於光學工作台之平面(被稱作90°偏光平面或方向)中經線性偏光之光進行吸收量測。在每一時間間隔下針對所測試之所有波長量測塗層對線性偏光之吸收率，且減去在相同波長範圍內之未活化吸收率(亦即，在未活化狀態中塗層之吸收率)以獲得在0°及90°偏光平面中之每一者中在活化狀態中塗層之吸收光譜，以獲得在每一偏光平面中在飽和或近飽和狀態中塗層之平均差吸收光譜。
舉例而言，參看圖1，展示在一偏光平面中針對本文中所揭示之一實施例之塗層所獲得的平均差吸收光譜(大體上經指示為10)。平均吸收光譜(大體上經指示為11)為在正交偏光平面中針對同一塗層所獲得的平均差吸收光譜。
基於針對塗層所獲得的平均差吸收光譜，如下獲得塗層之平均吸收比。根據以下等式來計算在對應於λmax-vis+/-5奈米之預定波長範圍(在圖1中大體上經指示為14)中之每一波長下塗層之吸收比，其中λmax-vis為塗層在任何平面中具有最高平均吸收率時之波長：
ARλi=Ab1 λi/Ab2 λi　等式1
其中，ARλi為在波長λi下之吸收比，Ab1 λi為在具有較高吸收率之偏光方向上(亦即，0°或90°)在波長λi下之平均吸收，且Ab2 λi為在剩餘偏光方向上在波長λi下之平均吸收。如先前所論述，「吸收比」指代在第一平面中經線性偏光之輻射之吸收率對在正交於第一平面之平面中經線性偏光之相同波長輻射之吸收率的比率，其中將第一平面視為具有最高吸收率之平面。
接著藉由根據以下等式在預定波長範圍(亦即，λmax-vis+/-5奈米)內平均化個別吸收比來計算塗層之平均吸收比(「AR」)：
AR=(ΣARλi)/ni　等式2
其中，AR為塗層之平均吸收比，ARλi為針對預定波長範圍內之每一波長之個別吸收比(如上文在等式1中所測定)，且ni為經平均化之個別吸收比之數目。在「實例」中提供測定平均吸收比之此方法之更詳細描述。
如先前所提及，根據本文中所揭示之各種實施例，塗層(ii)可包含經至少部分地配向之至少一光致變色-二向色材料。如先前所論述，術語「光致變色-二向色」意謂在特定條件下顯示光致變色性質及二向色(亦即，線性偏光)性質兩者，該等性質至少可藉由儀錶偵測。因此，「光致變色-二向色材料」為在特定條件下顯示光致變色性質及二向色(亦即，線性偏光)性質兩者之化合物，該等性質至少可藉由儀錶偵測。因此，光致變色-二向色化合物具有回應於至少光化輻射而變化的至少可見光輻射之吸收光譜且能夠吸收至少透射輻射之兩個正交平面偏光分量中之一者強於夠吸其中之另一者。另外，如同上文所論述之習知光致變色化合物，本文中所揭示之光致變色-二向色化合物可具有熱可逆性。亦即，光致變色-二向色化合物可回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態。如本文中所使用，術語「化合物」意謂由兩種或兩種以上元素、組份、成份或部分之聯合物形成的物質，且包括(無限制)由兩種或兩種以上元素、組份、成份或部分之聯合物形成的分子及巨分子(例如聚合物及寡聚物)。
舉例而言，根據本文中所揭示之各種實施例，光致變色-二向色化合物可具有第一狀態(其具有第一吸收光譜)、第二狀態(其具有不同於第一吸收光譜之第二吸收光譜)，且可經調適以回應於至少光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態。另外，光致變色-二向色化合物可在第一狀態及第二狀態中之一者或兩者中係二向色(亦即，線性偏光)。舉例而言，雖然不需要，但光致變色-二向色化合物可在活化狀態中線性偏光且在漂白或褪色(亦即，非活化)狀態中非偏光。如本文中所使用，術語「活化狀態」指代光致變色-二向色化合物在曝露至足夠光化輻射時導致光致變色-二向色化合物之至少一部分自第一狀態切換至第二狀態。另外，雖然不需要，但光致變色-二向色化合物可在第一狀態及第二狀態兩者中均係二向色。雖然本文中未限制，但(例如)光致變色-二向色化合物可在活化狀態及漂白狀態兩者中均對可見光輻射進行線性偏光。另外，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中對可見光輻射進行線性偏光，且可在漂白狀態中對UV輻射進行線性偏光。
雖然不需要，但根據本文中所揭示之各種實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。舉例而言，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。根據再其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有在1.5至50之範圍內的平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。根據其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有在4至20或3至30或2.5至50之範圍內的平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。然而，一般而言，光致變色-二向色化合物之平均吸收比可為足以向裝置或元件賦予所要性質之任何平均吸收比。本文中在下文詳細地描述合適光致變色-二向色化合物之實例。
用於測定光致變色-二向色化合物之平均吸收比的CELL METHOD係基本上相同於用以測定塗層之平均吸收比的方法(在上文及「實例」中所描述)，惟如下情況除外：代替量測經塗布基板之吸收率，測試含有經配向液晶材料及光致變色-二向色化合物之單位總成(cell assembly)。更具體而言，單位總成包含被間隔開20微米+/-1微米之兩個相反玻璃基板。沿著兩個相反邊緣來密封基板以形成單位。以聚醯亞胺塗層來塗布玻璃基板中之每一者之內表面，聚醯亞胺塗層之表面已藉由摩擦而至少部分地有序。藉由將光致變色-二向色化合物及液晶介質引入至單位總成中且允許液晶介質與經摩擦聚醯亞胺表面配向來達成光致變色-二向色化合物之配向。一旦將液晶介質與光致變色-二向色化合物配向，就將單位總成置放於光學工作台(其在「實例」中加以詳細地描述)上，且以先前針對經塗布基板所描述之方式來測定平均吸收比，惟自活化吸收率減去單位總成之未活化吸收率以獲得平均差吸收光譜除外。
如先前所論述，雖然二向色化合物能夠優先地吸收平面偏光之兩個正交分量中之一者，但通常有必要適當地定位或排列二向色化合物之分子，以便達成淨線性偏光效應。類似地，通常有必要適當地定位或排列光致變色-二向色化合物之分子，以達成淨線性偏光效應。亦即，通常有必要將光致變色-二向色化合物之分子配向，使得在活化狀態中光致變色-二向色化合物之分子之長軸彼此大體上平行。因此，如上文所論述，根據本文中所揭示之各種實施例，將光致變色-二向色化合物至少部分地配向。另外，若光致變色-二向色化合物之活化狀態對應於材料之二向色狀態，則可將光致變色-二向色化合物至少部分地配向，使得在活化狀態中光致變色-二向色化合物之分子之長軸配向。如本文中所使用，術語「配向」意謂藉由與另一材料、化合物或結構之相互作用而達到適當排列或定位。
另外，雖然本文中未限制，但塗層(ii)可包含複數種光致變色-二向色材料。雖然本文中未限制，但當組合地使用兩種或兩種以上光致變色-二向色化合物時，可選擇彼此互補之光致變色-二向色化合物以產生所要色彩或色調。舉例而言，可根據本文中所揭示之特定實施例來使用光致變色-二向色化合物之混合物以得到特定活化色彩(諸如近中性灰色或近中性棕色)。見(例如)美國專利5,645,767之第12欄第66行至第13欄第19行，該專利之揭示內容係特別地以引用的方式併入本文中，該專利描述定義中性灰色及中性棕色之參數。或者或另外，塗層可包含具有互補線性偏光狀態之光致變色-二向色化合物之混合物。舉例而言，可選擇在所要波長範圍內具有互補線性偏光狀態之光致變色-二向色化合物以生產能夠對在所要波長範圍內之光進行偏光的光學元件。再另外，可選擇在相同波長下具有基本上相同偏光狀態之互補光致變色-二向色化合物之混合物以加強或增強所達成之總線性偏光。舉例而言，根據一實施例，具有第一狀態及第二狀態之塗層可包含至少兩種至少部分經配向光致變色-二向色化合物，其中光致變色-二向色化合物具有互補色彩及/或互補線性偏光狀態。
如先前所論述，本文中所揭示之各種實施例提供一種光學元件，光學元件包含連接至基板之塗層，其中塗層可操作以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於熱能而復原回至第一狀態，且在第一狀態及第二狀態中之至少一者中對至少透射輻射進行線性偏光。另外，根據各種實施例，塗層可包含經至少部分地配向之光致變色-二向色化合物。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，塗層(ii)可進一步包含可有助於塗層之處理、性質或效能中之一或多者的至少一添加劑。此等添加劑之實例包括染料、配向促進劑、動力學增強添加劑、光引發劑、熱引發劑、聚合抑制劑、溶劑、光穩定劑(諸如(但不限於)紫外光吸收劑及光穩定劑，諸如受阻胺光穩定劑(HALS))、熱穩定劑、脫模劑、流變控制劑、調平劑(諸如(但不限於)界面活性劑)、自由基清除劑、自組裝材料、凝膠劑(gelator)，及黏著促進劑(諸如己二醇二丙烯酸酯及偶合劑)。
可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的染料之實例包括能夠向塗層賦予所要色彩或其他光學性質之有機染料。
如本文中所使用，術語「配向促進劑」意謂可有助於其經添加至之材料之配向的速率及均一性中之至少一者的添加劑。可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的配向促進劑之實例包括美國專利6,338,808及美國專利公開案第2002/0039627號中所描述之配向促進劑，該專利及該公開案係特別地以引用的方式併入本文中。
可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的動力學增強添加劑之實例包括含環氧基化合物、有機多元醇，及/或增塑劑。此等動力學增強添加劑之更特定實例被揭示於美國專利6,433,043及美國專利公開案第2003/0045612號中，該專利及該公開案係特別地以引用的方式併入本文中。
可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的光引發劑之實例包括分裂型光引發劑及萃取型光引發劑。分裂型光引發劑之實例包括苯乙酮、α-胺基烷基苯酮、安息香醚、苯甲醯基肟、氧化醯基膦及氧化雙醯基膦或此等引發劑之混合物。此光引發劑之商業實例為DAROCURE 4265，其可購自Ciba Chemicals,Inc。萃取型光引發劑之實例包括二苯甲酮、米其勒(Michler)酮、噻噸酮、蒽醌、樟腦醌、螢光酮、酮香豆素(ketocoumarin)或此等引發劑之混合物。
可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的光引發劑之另一實例為可見光光引發劑。合適可見光光引發劑之實例被闡述於美國專利6,602,603之第12欄第11行至第13欄第21行，該專利係特別地以引用的方式併入本文中。
熱引發劑之實例包括有機過氧化合物及偶氮二(有機腈)化合物。可用作熱引發劑之有機過氧化合物之特定實例包括：過氧單碳酸酯，諸如第三丁基過氧碳酸異丙酯；過氧二碳酸酯，諸如二(2-乙基己基)過氧二碳酸酯、二(第二丁基)過氧二碳酸酯及過氧二碳酸二異丙酯；過氧化二醯，諸如過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧化異丁醯、過氧化癸醯、過氧化月桂醯、過氧化丙醯、過氧化乙醯、過氧化苯甲醯及過氧化對-氯苯甲醯；過氧酯，諸如第三丁基過氧特戊酸酯、第三丁基過氧辛酸酯及第三丁基過氧異丁酸酯；過氧化甲基乙基酮；及過氧化乙醯基環己烷磺醯。在一實施例中，所使用之熱引發劑為不會使所得聚合產物變色之熱引發劑。可用作熱引發劑之偶氮二(有機腈)化合物之實例包括偶氮二(異丁腈)、偶氮二(2,4-二甲基戊腈)或其混合物。
聚合抑制劑之實例包括：硝基苯、1,3,5,-三硝基苯、對苯醌、四氯代苯醌、DPPH、FeCl3、CuCl2、氧、硫、苯胺、酚、對-二羥基苯、二-第三丁基酚、1,2,3-三羥基苯，及2,4,6-三甲基酚。
可存在於本文中所揭示之各種實施例之塗層中的溶劑之實例包括將使塗層之固體組份溶解之溶劑，其係與塗層以及元件及基板相容，及/或可確保塗層經塗覆至之外表面的均一覆蓋。可能的溶劑包括(但不限於)以下：丙二醇單甲醚乙酸酯及其衍生物(以工業溶劑出售)、丙酮、丙酸戊酯、苯甲醚、苯、乙酸丁酯、環己烷、乙二醇之二烷基醚(例如二甘醇二甲醚及其衍生物(以工業溶劑出售))、二苯甲酸二甘醇酯、二甲亞碸、二甲基甲醯胺、二甲氧苯、乙酸乙酯、異丙醇、甲基環己酮、環戊酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、丙酸甲酯、碳酸伸丙酯、四氫呋喃、甲苯、二甲苯、2-甲氧乙基醚、3-丙二醇甲醚，及其混合物。
自組裝材料之實例包括液晶材料及/或嵌段共聚物。
流變控制劑為通常為粉末之增稠劑，其可為無機聚合材料(諸如矽石)、有機聚合材料(諸如微晶纖維素、羥基硬脂酸)或微粒聚合材料。凝膠劑或膠凝劑常常為亦可影響其經添加至之材料之搖變性的有機材料。合適凝膠劑或膠凝劑之非限制性實例包括(但不限於)天然膠、澱粉、果膠、瓊脂，及明膠。凝膠劑或膠凝劑常常可以多醣或蛋白質為主。
在另一實施例中，塗層(ii)可進一步包含至少一習知二向色化合物。合適的習知二向色化合物之實例包括甲亞胺、靛藍、硫靛藍、部花青素、二氫茚、喹酞酮染料(quinophthalonic dye)、苝、酞吡呤、三苯二噁嗪、吲哚喹喏啉(indoloquinoxaline)、咪唑-三嗪、四嗪、偶氮及(聚)偶氮染料、苯醌、萘醌、蒽醌(anthroquinone)及(聚)蒽醌、蒽嘧啶酮、碘及碘酸鹽。在另一實施例中，二向色材料可為可聚合二向色化合物。亦即，二向色材料可包含能夠經聚合之至少一基團(亦即，「可聚合基團」)。舉例而言，雖然本文中未限制，但在一實施例中，二向色化合物可具有以至少一可聚合基團封端之至少一烷氧基、聚烷氧基、烷基或聚烷基取代基。
再另外，塗層(ii)可包含至少一習知光致變色化合物。如本文中所使用，術語「習知光致變色化合物」包括熱可逆性光致變色化合物及非熱可逆性(或光可逆性)光致變色化合物兩者。通常，雖然本文中未限制，但當彼此結合來使用或結合光致變色-二向色化合物來使用兩種或兩種以上習知光致變色材料時，可選擇彼此互補之各種材料以產生所要色彩或色調。舉例而言，可根據本文中所揭示之特定實施例來使用光致變色化合物之混合物以得到特定活化色彩(諸如近中性灰色或近中性棕色)。見(例如)美國專利5,645,767之第12欄第66行至第13欄第19行，該專利之揭示內容係特別地以引用的方式併入本文中，該專利描述定義中性灰色及中性棕色之參數。
本文中所揭示之各種實施例的光學元件可進一步包含至少一額外塗層，該至少一額外塗層可有助於連接至光學元件之基板之各種塗層中之任一者的黏結、黏著或濕潤。舉例而言，根據一實施例，光學元件可包含在具有第一狀態及第二狀態之塗層與一部分基板之間的至少部分底塗層。另外，在本文中所揭示之一些實施例中，底塗層可用作防止塗層成份與元件或基板表面之相互作用及防止元件或基板表面成份與塗層之相互作用的障壁塗層。
可結合本文中所揭示之各種實施例而使用的底塗層之實例包括包含偶合劑、偶合劑之至少部分水解產物及其混合物的塗層。如本文中所使用，「偶合劑」意謂具有能夠與至少一表面上之基團反應、結合及/或相關聯之至少一基團的材料。在一實施例中，偶合劑可用作可為類似或異質表面之至少兩個表面之界面處的分子橋。在另一實施例中，偶合劑可為單體、寡聚物、預聚物及/或聚合物。此等材料包括(但不限於)有機金屬，諸如矽烷、鈦酸鹽、鋯酸鹽、鋁酸鹽、鋁酸鋯、其水解產物及其混合物。如本文中所使用，短語「偶合劑之至少部分水解產物」意謂偶合劑上之可水解基團中的至少一些至全部經水解。除了偶合劑及/或偶合劑之水解產物以外，底塗層亦可包含其他黏著增強成份。舉例而言，雖然本文中未限制，但底塗層可進一步包含黏著增強量的含環氧基材料。與基本上無含環氧基材料的含有塗層組合物之偶合劑相比較，黏著增強量的含環氧基材料在添加至含有塗層組合物之偶合劑時可改良隨後塗覆之塗層的黏著。適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的底塗層之其他實例包括美國專利6,602,603及美國專利6,150,430中所描述之底塗層，該等專利係特別地以引用的方式併入本文中。
本文中所揭示之各種實施例的光學元件可進一步包含連接至基板之至少一部分的至少一額外塗層，該至少一額外塗層係選自習知光致變色塗層、抗反射塗層、線性偏光塗層、圓偏光塗層、橢圓偏光塗層、過渡塗層、底塗層(諸如上文所論述之底塗層)，及保護塗層(諸如防霧塗層、氧障壁塗層，及紫外光吸收塗層)。舉例而言，雖然本文中未限制，但該(該等)額外塗層可在塗層(ii)之至少一部分上方(亦即，作為上塗層)；或在塗層(ii)之至少一部分下方(亦即，作為底塗層)。或者或另外，塗層(ii)可連接至基板之第一表面且額外塗層可連接至基板之第二表面，其中第一表面係與第二表面相反。再次應注意，塗層不需要覆蓋整個表面。
習知光致變色塗層之實例包括包含下文詳細地所論述之習知光致變色化合物中之任一者的塗層。舉例而言，雖然本文中未限制，但光致變色塗層可為：光致變色聚胺基甲酸酯塗層，諸如美國專利6,187,444中所描述之塗層；光致變色胺基塑膠樹脂塗層，諸如美國專利4,756,973、6,432,544及6,506,488中所描述之塗層；光致變色聚矽烷塗層，諸如美國專利4,556,605中所描述之塗層；光致變色聚(甲基)丙烯酸酯塗層，諸如美國專利6,602,603、6,150,430及6,025,026以及WIPO公開案WO 01/02449中所描述之塗層；聚酸酐光致變色塗層，諸如美國專利6,436,525中所描述之塗層；光致變色聚丙烯醯胺塗層，諸如美國專利6,060,001中所描述之塗層；光致變色環氧樹脂塗層，諸如美國專利4,756,973及6,268,055中所描述之塗層；及光致變色聚(脲-胺基甲酸酯)塗層，諸如美國專利6,531,076中所描述之塗層。上述美國專利及國際公開案之說明書係特別地以引用的方式併入本文中。
線性偏光塗層之實例包括(但不限於)包含習知二向色化合物(諸如(但不限於)上文所論述之二向色化合物)之塗層。
如本文中所使用，術語「過渡塗層」意謂輔助產生兩個塗層之間的性質梯度的塗層。舉例而言，雖然本文中未限制，但過渡塗層可輔助產生相對硬塗層與相對軟塗層之間的硬度梯度。過渡塗層之實例包括以輻射固化丙烯酸酯為主之薄膜。
保護塗層之實例包括包含有機矽烷之耐磨塗層、包含以輻射固化丙烯酸酯為主之薄膜之耐磨塗層、以無機材料(諸如矽石、二氧化鈦及/或氧化鋯)為主之耐磨塗層、為紫外光可固化之類型之有機耐磨塗層、氧障壁塗層、UV屏蔽塗層，及其組合。舉例而言，根據一實施例，保護塗層可包含以輻射固化丙烯酸酯為主之薄膜之第一塗層及包含有機矽烷之第二塗層。商業保護塗層產品之實例包括SILVUE 124及HI-GARD塗層，其可分別購自SDC Coatings,Inc.及PPG Industries,Inc.。
本文中所揭示之其他實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板及至少部分經配向光致變色-二向色化合物，至少部分經配向光致變色-二向色化合物係連接至基板且在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。另外，根據本文中所揭示之各種實施例，至少部分經配向光致變色-二向色化合物之吸收比可在4至20之範圍內、可進一步在3至30之範圍內，且可再進一步在2.5至50或大於50之範圍內。
如先前所論述，術語「連接至」意謂與物件直接接觸或經由一或多個其他結構(其中之至少一者係與物件直接接觸)而與物件間接接觸。因此，根據上文所提及之實施例，連接至基板之光致變色-二向色化合物可與基板直接接觸，或其可與一或多個其他結構或材料接觸，該一或多個其他結構或材料係與基板直接接觸或間接接觸。舉例而言，雖然本文中未限制，但在一實施例中，光致變色-二向色化合物可作為與基板之至少一部分直接接觸之塗層或聚合薄片的一部分而存在。在另一實施例中，光致變色-二向色化合物可作為與一或多個其他塗層或薄片(其中之至少一者係與基板直接接觸)直接接觸之塗層或薄片的一部分而存在。
根據再其他實施例，可在與基板直接(或間接)接觸之至少部分有序液晶材料中含有光致變色-二向色化合物。另外，根據此實施例，光學元件可包含兩個基板，且含有光致變色-二向色化合物之至少部分有序液晶材料可(例如)定位於兩個基板之間，以形成主動或被動液晶單位。
在再一非限制性實施例中，本發明包含一種光學元件，光學元件為連接至基板之圓偏光器，基板為用於感光產品之封裝材料。
適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的光致變色-二向色化合物之實例包括下文所列出之化合物及美國專利7,256,921之第19欄第26行至第22欄第47行中所描述之化合物：(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]哌喃；(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羥乙基)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]哌喃；(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基-苯胺甲醯基)-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]哌喃；(4)3-苯基-3-(4-([1,4']雙哌啶基-1'-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-([1,4']雙哌啶基-1'-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]哌喃；(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-己基苯甲醯氧基)-哌啶-1-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]哌喃；及(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-聯二苯-4-羰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2',3':3,4]萘并[1,2-b]哌喃。
更一般而言，此等光致變色-二向色化合物包含：(a)選自哌喃、噁嗪及俘精酸酐之至少一光致變色基團(PC)；及(b)附接至光致變色基團之至少一加長劑，其中加長劑(L)係藉由下式I(其在下文加以詳細地描述)表示：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d'-[Q2-[S3]e]e'-[Q3-[S4]f]f'-S5-P　I
如本文中所使用，術語「附接」意謂直接鍵結或經由另一基團而間接鍵結。因此，例如，根據本文中所揭示之各種實施例，L可直接鍵結至PC以作為PC上之取代基，或L可為直接鍵結至PC之另一基團(諸如藉由R1表示之基團，其在下文加以論述)上的取代基(亦即，L係間接鍵結至PC)。雖然本文中未限制，但根據各種實施例，L可附接至PC，以便延長或加長在活化狀態中之PC，使得延長型PC(亦即，光致變色化合物)之吸收比與獨自的PC相比較得以增強。雖然本文中未限制，但根據各種實施例，可選擇在PC上L之附接位置，使得L在平行於活化形式之PC之理論過渡偶極矩之方向及垂直於該理論過渡偶極矩之方向中的至少一方向上加長PC。如本文中所使用，術語「理論過渡偶極矩」指代藉由電磁輻射與分子之相互作用而產生的短暫偶極偏光。見(例如)IUPAC Compendium of Chemical Technology,2 nd Ed.,International Union of Pure and Applied Chemistry(1997年)。
參考上文之式I，各Q1、Q2及Q3可在每次出現時獨立地選自：選自未經取代或經取代之芳族基、未經取代或經取代之脂環基、未經取代或經取代之雜環基及其混合物的二價基團，其中取代基係選自：藉由P(如下文所闡述)表示之基團、液晶原、鹵素、聚(C1-C18烷氧基)、C1-C18烷氧基羰基、C1-C18烷基羰基、C1-C18烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、全氟(C1-C18)烷氧基、全氟(C1-C18)烷氧基羰基、全氟(C1-C18)烷基羰基、全氟(C1-C18)烷基胺基、二-(全氟(C1-C18)烷基)胺基、全氟(C1-C18)烷基硫基、C1-C18烷基硫基、C1-C18乙醯基、C3-C10環烷基、C3-C10環烷氧基、經氰基、鹵基或C1-C18烷氧基單取代或經鹵基多取代之直鏈或分支鏈C1-C18烷基，及藉由以下各式中之一者表示之基團：-M(T)(t-1)及-M(OT)(t-1)，其中M係選自鋁、銻、鉭、鈦、鋯及矽，T係選自有機官能基、有機官能烴基、脂族烴基及芳族烴基，且t為M之價數。如本文中所使用，字首「聚」意謂至少兩個。
如上文所論述，Q1、Q2及Q3可在每次出現時獨立地選自二價基團，諸如未經取代或經取代之芳族基、未經取代或經取代之雜環基，及未經取代或經取代之脂環基。可用芳族基之實例包括：苯并、萘并、菲并、聯二苯、四氫萘并、聯三苯及蒽并(anthraceno)。
如本文中所使用，術語「雜環基」意謂具有原子環之化合物，其中形成環之至少一原子不同於形成環之其他原子。另外，如本文中所使用，術語「雜環基」特別地排除稠合雜環基。可供以選擇Q1、Q2及Q3之合適雜環基之實例包括：異山梨糖醇、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、二咢辛(dioxino)、咔唑并、鄰胺基苯甲基(anthranilyl)、氮雜卓基、苯并噁唑基、二氮雜卓基、二唑基(dioazlyl)、咪唑啶基、咪唑基、咪唑啉基、吲哚基、吲哚啉基(indoleninyl/indolinyl)、吲哚嗪基、吲哚基、吲哚噁嗪基、異苯并唑基、異吲哚基、異噁唑基(isooxazolyl/isooxazyl)、異吡咯基、異喹啉基、異噻唑基、N-嗎啉基、嗎啉基、噁二唑基、噁噻唑基(oxathiazolyl/oxathiazyl)、噁硫醇基、噁三唑基、噁唑基、哌嗪基、哌唑基、哌啶基、嘌呤基、哌喃吡咯基、吡嗪基、吡唑啶基、吡唑啉基、吡唑基(pyrazolyl/pyrazyl)、噠嗪基(pyridazinyl/pyridazyl)、吡啶基(pyridyl/pyridenyl)、嘧啶基(pyrimidinyl/pyrimidyl)、吡咯啶基、吡咯啉基、吡咯基、喹嗪基、啶基、喹啉基、噻唑基、三唑基(triazolyl/triazyl)、N-芳基哌嗪基、氮丙啶基、芳基哌啶基、硫基N-嗎啉基、四氫喹啉基、四氫異喹啉基、氮茂基(pyrryl)、未經取代、經單取代或經雙取代之C4-C18螺雙環胺，及未經取代、經單取代或經雙取代之C4-C18螺三環胺。
如上文所論述，Q1、Q2及Q3可選自經單取代或經雙取代之C4-C18螺雙環胺及C4-C18螺三環胺。合適取代基之實例包括芳基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基或苯基(C1-C6)烷基。經單取代或經雙取代之螺雙環胺之特定實例包括：2-氮雜雙環[2.2.1]庚-2-基；3-氮雜雙環[3.2.1]辛-3-基；2-氮雜雙環[2.2.2]辛-2-基；及6-氮雜雙環[3.2.2]壬-6-基。經單取代或經雙取代之三環胺之特定實例包括：2-氮雜三環[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-苄基-2-氮雜三環[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-甲氧基-6-甲基-2-氮雜三環[3.3.1.1(3,7)]癸-2-基；4-氮雜三環[4.3.1.1(3,8)]十一烷-4-基；及7-甲基-4-氮雜三環[4.3.1.1(3,8)]十一烷-4-基。可供以選擇Q1、Q2及Q3之脂環基之實例包括(無限制)環己基、環丙基、降烯基、十氫萘基、金剛烷基、雙環辛烷、全-氫茀(per-hydrofluorene)，及古巴基(cubanyl)。
繼續參考式I，各S1、S2、S3、S4及S5可在每次出現時獨立地選自間隔基單元，間隔基單元係選自：(1)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-、-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在每次出現時係獨立地選自1至20；h係選自1至16；(2)-N(Z)-、-C(Z)=C(Z)-、-C(Z)=N-、-C(Z')-C(Z')-或單鍵，其中Z在每次出現時係獨立地選自氫、C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基，且Z'在每次出現時係獨立地選自C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基；及(3)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直鏈或分支鏈C1-C24伸烷基殘基，該C1-C24伸烷基殘基未經取代、經氰基或鹵基單取代或經鹵基多取代；其限制條件為：當將包含雜原子之兩個間隔基單元鍵聯在一起時，間隔基單元經鍵聯成使得雜原子彼此不直接鍵聯，且當分別將S1及S5鍵聯至PC及P時，其經鍵聯成使得兩個雜原子彼此不直接鍵聯。如本文中所使用，術語「雜原子」意謂不為碳或氫之原子。
另外，在式I中，根據各種實施例，c、d、e及f各自可獨立地選自在1至20(包括1及20)之範圍內的整數；且d'、e'及f'各自可獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少1。根據其他實施例，c、d、e及f各自可獨立地選自在0至20(包括0及20)之範圍內的整數；且d'、e'及f'各自可獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少2。根據再其他實施例，c、d、e及f各自可獨立地選自在0至20(包括0及20)之範圍內的整數；且d'、e'及f'各自可獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少3。根據再其他實施例，c、d、e及f各自可獨立地選自在0至20(包括0及20)之範圍內的整數；且d'、e'及f'各自可獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少1。
另外，在式I中，P可選自：羥基、胺基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、疊氮基、矽烷基、矽烷氧基、氫化矽烷、(四氫-2H-哌喃-2-基)氧基、硫基、異氰酸酯基、硫基異氰酸酯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、2-(丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、2-(甲基丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、環氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基、胺基羰基、C1-C18烷基胺基羰基、胺基羰基(C1-C18)烷基、C1-C18烷氧基羰氧基、鹵基羰基、氫、芳基、羥基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基胺基、二-(C1-C18)烷基胺基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、伸乙基、丙烯醯基、丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、2-氯丙烯醯基、2-苯基丙烯醯基、丙烯醯氧基苯基、2-氯丙烯醯基胺基、2-苯基丙烯醯基胺基羰基、氧雜環丁烷基、縮水甘油基、氰基、異氰酸酯基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯醚、乙烯酯、苯乙烯衍生物、主鏈及側鏈液晶聚合物、矽氧烷衍生物、伸乙亞胺衍生物、順丁烯二酸衍生物、反丁烯二酸衍生物、未經取代之肉桂酸衍生物、經甲基、甲氧基、氰基及鹵素中之至少一者取代之肉桂酸衍生物，或選自甾類基團、萜類基團、生物鹼基團及其混合物的經取代或未經取代之對掌性或非對掌性單價或二價基團，其中取代基係獨立地選自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基、C3-C10環烷基、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為具有2至4個反應性基團之結構，或P為未經取代或經取代之開環複分解聚合前驅體。
另外，雖然本文中未限制，但P為可聚合基團，可聚合基團可為經調適以參與聚合反應之任何官能基。聚合反應之實例包括在Hawley's Condensed Chemical Dictionary Thirteenth Edition(1997年，John Wiley ＆ Sons，第901-902頁)中之「聚合」之定義中所描述的聚合反應，該文獻之揭示內容係以引用的方式併入本文中。舉例而言，雖然本文中未限制，但聚合反應包括：「加成聚合」，其中自由基為引發劑，引發劑藉由添加至單體(一方面)同時產生新自由電子(另一方面)而與單體之雙鍵反應；「縮合聚合」，其中兩個反應分子組合以藉由消除小分子(諸如水分子)而形成較大分子；及「氧化偶合聚合」。另外，可聚合基團之實例包括羥基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、2-(丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、2-(甲基丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、異氰酸酯、氮丙啶、碳酸烯丙酯，及環氧基(例如環氧乙烷基甲基)。
此外，P可選自主鏈或側鏈液晶聚合物及液晶原。如本文中所使用，術語「液晶原」意謂剛性桿狀或碟狀液晶分子。另外，如本文中所使用，術語「主鏈液晶聚合物」指代在聚合物之骨幹(亦即，主鏈)結構內具有液晶原的聚合物。如本文中所使用，術語「側鏈液晶聚合物」指代在側鏈處具有附接至聚合物之液晶原的聚合物。雖然本文中未限制，但通常，液晶原係由限制液晶聚合物之移動的兩個或兩個以上芳環組成。合適的桿狀液晶原之實例包括(無限制)：經取代或未經取代之芳族酯、經取代或未經取代之直鏈芳族化合物，及經取代或未經取代之聯三苯。根據另一特定實施例，P可選自甾類，例如(且無限制)膽固醇化合物。
可供以選擇光致變色基團PC之熱可逆性光致變色哌喃之實例包括苯并哌喃、萘并哌喃(例如萘并[1,2-b]哌喃、萘并[2,1-b]哌喃、茚并-稠合萘并哌喃(諸如美國專利5,645,767中所揭示之哌喃)及雜環-稠合萘并哌喃(諸如美國專利第5,723,072號、第5,698,141號、第6,153,126號及第6,022,497號中所揭示之哌喃)，該等專利係以引用的方式併入本文中)；螺-9-茀并[1,2-b]哌喃；菲并哌喃；喹喏哌喃；茀蒽哌喃(fluoroanthenopyran)；螺哌喃，例如螺(苯并吲哚啉)萘并哌喃、螺(吲哚啉)苯并哌喃、螺(吲哚啉)萘并哌喃、螺(吲哚啉)喹喏哌喃及螺(吲哚啉)哌喃。萘并哌喃及互補有機光致變色物質之更特定實例被描述於美國專利5,658,501中，該專利係特別地以引用的方式併入本文中。螺(吲哚啉)哌喃亦被描述於文字Techniques in Chemistry(1971年，第III卷，「Photochromism」，第3章，Glenn H. Brown編輯，紐約John Wiley and Sons,Inc.)中，該文獻係以引用的方式併入本文中。
可供以選擇PC之光致變色噁嗪之實例包括苯并噁嗪、萘并噁嗪及螺-噁嗪，例如螺(吲哚啉)萘并噁嗪、螺(吲哚啉)吡啶苯并噁嗪、螺(苯并吲哚啉)吡啶苯并噁嗪、螺(苯并吲哚啉)萘并噁嗪、螺(吲哚啉)苯并噁嗪、螺(吲哚啉)茀蒽噁嗪，及螺(吲哚啉)喹喏噁嗪。可供以選擇PC之光致變色俘精酸酐之實例包括：俘精醯亞胺，以及3-呋喃基及3-噻吩基俘精酸酐及俘精醯亞胺(其被揭示於美國專利4,931,220(該專利係特別地以引用的方式併入本文中)中)，及上述光致變色材料/化合物中之任一者的混合物。
另外(其中光致變色-二向色化合物包含至少兩個PC)，PC可經由個別PC上之鍵聯基團取代基而彼此鍵聯。舉例而言，PC可為可聚合光致變色基團或經調適以與主體材料相容之光致變色基團(「相容型光致變色基團」)。可供以選擇PC且可結合本文中所揭示之各種實施例而使用的可聚合光致變色基團之實例被揭示於美國專利6,113,814中，該專利係特別地以引用的方式併入本文中。可供以選擇PC且可結合本文中所揭示之各種實施例而使用的相容型光致變色基團之實例被揭示於美國專利6,555,028中，該專利係特別地以引用的方式併入本文中。
其他合適的光致變色基團及互補光致變色基團被描述於：美國專利6,080,338之第2欄第21行至第14欄第43行；美國專利6,136,968之第2欄第43行至第20欄第67行；美國專利6,296,785之第2欄第47行至第31欄第5行；美國專利6,348,604之第3欄第26行至第17欄第15行；美國專利6,353,102之第1欄第62行至第11欄第64行；及美國專利6,630,597之第2欄第16行至第16欄第23行；上述專利之揭示內容係以引用的方式併入本文中。
除了至少一加長劑(L)以外，光致變色化合物亦可進一步包含直接鍵結至PC的藉由R1表示之至少一基團。雖然不需要，但如先前所論述，至少一加長劑(L)可經由藉由R1表示之至少一基團而間接鍵結至PC。亦即，L可為鍵結至PC之至少一基團R1上之取代基。根據本文中所揭示之各種實施例，R1可在每次出現時獨立地選自美國專利7,256,921之第26欄第60行至第30欄第64行中所揭示之取代基。本發明之光致變色-二向色化合物包括美國專利7,256,921之第30欄第65行至第66欄第60行中所揭示之化合物及製備方法。
如先前所論述，本文中所揭示之一實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板及至少一至少部分經配向光致變色-二向色化合物，至少一至少部分經配向光致變色-二向色化合物係連接至基板之至少一部分且在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。另外，根據此實施例，光學元件可進一步包含連接至基板之至少一部分的具有至少第一整體方向之至少一定向設施，且至少一至少部分經配向光致變色-二向色化合物之至少一部分可藉由與定向設施之相互作用而至少部分地配向。
如本文中所使用，術語「定向設施」意謂可有助於直接及/或間接曝露至其至少一部分之一或多個其他結構之定位的機構。如本文中所使用，術語「有序」意謂達到合適排列或定位，諸如與另一結構或材料配向，或藉由某其他力或效應。因此，如本文中所使用，術語「有序」涵蓋使材料有序之接觸方法(諸如藉由與另一結構或材料配向)及使材料有序之非接觸方法(諸如藉由曝露至外力或效應)兩者。術語「有序」亦涵蓋接觸方法與非接觸方法之組合。
舉例而言，在一實施例中，可使藉由與定向設施之相互作用而至少部分地配向的部分經配向光致變色-二向色化合物之部分至少部分地配向，使得在活化狀態中之光致變色-二向色化合物之長軸基本上平行於定向設施之第一整體方向。根據另一實施例，將藉由與定向設施之一部分之相互作用而至少部分地配向的部分經配向光致變色-二向色化合物之部分結合至定向設施之該部分或與定向設施之該部分反應。如本文中參考材料或結構之有序或配向所使用，術語「整體方向」指代材料、化合物或結構之主要排列或定向。另外，熟習此項技術者應瞭解，即使在材料、化合物或結構之排列內存在某變化，材料、化合物或結構亦可具有整體方向，其限制條件為：材料、化合物或結構具有至少一主要排列。
如上文所論述，本文中所揭示之各種實施例的定向設施可具有至少第一整體方向。舉例而言，定向設施可包含具有第一整體方向之第一有序區域及鄰近於第一有序區域之至少一第二有序區域，至少一第二有序區域具有不同於第一整體方向之第二整體方向。另外，定向設施可具有複數個區域，複數個區域中之每一者具有整體方向，整體方向可相同於或不同於剩餘區域之整體方向，以便形成所要圖案或設計。另外，至少一定向設施可包含一或多個不同類型之定向設施。可結合本文中所揭示之此實施例及其他實施例而使用的定向設施之實例包括包含至少部分有序配向介質之至少部分塗層、至少部分有序聚合物薄片、至少部分經處理表面、Langmuir-Blodgett膜，及其組合。
舉例而言，雖然本文中未限制，但根據一實施例，定向設施可包含塗層，塗層包含至少部分有序配向介質。可結合本文中所揭示之各種實施例而使用的合適配向介質之實例包括光定向材料、摩擦定向材料，及液晶材料。本文中在下文詳細地描述使配向介質之至少一部分有序的方法。
如上文所論述，根據各種實施例，配向介質可為液晶材料。液晶材料由於其結構而通常能夠有序或配向，以便呈現整體方向。更具體而言，因為液晶分子具有桿狀或碟狀結構、剛性長軸及強偶極，所以液晶分子可藉由與外力或另一結構之相互作用而有序或配向，使得分子之長軸呈現大體上平行於共同軸線之定向。舉例而言，雖然本文中未限制，但有可能利用磁場、電場、線性偏光紅外線輻射、線性偏光紫外線輻射、線性偏光可見光輻射或剪切力而將液晶材料之分子配向。亦有可能將液晶分子與定向型表面配向。亦即，可將液晶分子施加至如下表面：該表面已(例如)藉由摩擦、開槽或光配向方法而定向且隨後經配向，使得液晶分子中之每一者之長軸呈現大體上平行於該表面之大體定向方向的定向。適合於用作根據本文中所揭示之各種實施例之配向介質的液晶材料之實例包括液晶聚合物、液晶預聚物、液晶單體，及液晶原。如本文中所使用，術語「預聚物」意謂部分聚合材料。
適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的液晶單體包括單官能液晶單體以及多官能液晶單體。另外，根據本文中所揭示之各種實施例，液晶單體可為可交聯液晶單體，且可進一步為可光交聯液晶單體。如本文中所使用，術語「可光交聯」意謂可在曝露至光化輻射時經交聯之材料，諸如單體、預聚物或聚合物。舉例而言，可光交聯液晶單體包括在曝露至紫外線輻射及/或可見光輻射(在使用或不使用聚合引發劑之情況下)時可交聯之彼等液晶單體。
適合於根據本文中所揭示之各種實施例而使用的可交聯液晶單體之實例包括具有選自以下之官能基的液晶單體：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙醚、炔烴、胺基、酐、環氧化物、氫氧化物、異氰酸酯、封端異氰酸酯、矽氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯醚及其摻合物。適合於在根據本文中所揭示之各種實施例之配向設施之塗層中使用的可光交聯液晶單體之實例包括具有選自以下之官能基的液晶單體：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔烴、環氧化物、硫醇及其摻合物。
適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的液晶聚合物及預聚物包括主鏈液晶聚合物及預聚物以及側鏈液晶聚合物及預聚物。在主鏈液晶聚合物及預聚物中，桿狀或碟狀液晶原主要位於聚合物骨幹內。在側鏈聚合物及預聚物中，桿狀或碟狀液晶原主要位於聚合物之側鏈內。另外，根據本文中所揭示之各種實施例，液晶聚合物或預聚物可係可交聯的，且進一步可係可光交聯的。
適合於根據本文中所揭示之各種實施例而使用的液晶聚合物及預聚物之實例包括(但不限於)具有選自以下之官能基的主鏈及側鏈聚合物及預聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙醚、炔烴、胺基、酐、環氧化物、氫氧化物、異氰酸酯、封端異氰酸酯、矽氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯醚及其摻合物。適合於在根據本文中所揭示之各種實施例之配向設施之塗層中使用的可光交聯液晶聚合物及預聚物之實例包括具有選自以下之官能基的彼等聚合物及預聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔烴、環氧化物、硫醇及其摻合物。
適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的液晶原包括向熱性液晶原及向液性液晶原。另外，適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的液晶原之實例包括柱狀(或桿狀)液晶原及盤狀(或碟狀)液晶原。
適合於結合所揭示之各種實施例而用作配向介質的光定向材料之實例包括可光定向聚合物網絡。合適的可光定向聚合物網絡之特定實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，及聚醯亞胺。舉例而言，根據一實施例，定向設施可包含至少一至少部分塗層，至少一至少部分塗層包含選自以下之至少部分有序可光定向聚合物網絡：偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物，及聚醯亞胺。可結合本文中所揭示之各種實施例而用作配向介質的肉桂酸衍生物之特定實例包括聚肉桂酸乙烯酯及對-甲氧基肉桂酸之聚乙烯酯。
如本文中所使用，術語「摩擦定向材料」意謂如下材料：該材料可藉由使該材料之表面之至少一部分與另一適當紋理化材料摩擦而至少部分地有序。舉例而言，雖然本文中未限制，但在一實施例中，可使摩擦定向材料與適當紋理化布或絲絨刷摩擦。適合於結合本文中所揭示之各種實施例而用作配向介質的摩擦定向材料之實例包括(聚)醯亞胺、(聚)矽氧烷、(聚)丙烯酸酯，及(聚)香豆素。因此，例如，雖然本文中未限制，但包含配向介質之塗層可為包含聚醯亞胺之塗層，已使聚醯亞胺與絲絨或布摩擦，以便使聚醯亞胺之表面之至少一部分至少部分地有序。
如上文所論述，本文中所揭示之特定實施例的至少一定向設施可包含至少部分有序聚合物薄片。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由展延聚乙烯醇薄片而使薄片至少部分地有序，且此後，可將薄片黏結至光學基板之表面之至少一部分以形成定向設施。或者，可藉由在製造期間(例如(且無限制))藉由擠壓而使聚合物鏈至少部分地有序之方法來製造有序聚合物薄片。另外，可藉由澆鑄或以其他方式形成液晶材料薄片且此後使薄片至少部分地有序(例如僅僅將薄片曝露至磁場、電場或剪切力中之至少一者)來形成至少部分有序聚合物薄片。再另外，可使用光定向方法來製造至少部分有序聚合物薄片。舉例而言(且無限制)，可(例如)藉由澆鑄來形成光定向材料薄片，且此後，藉由將其曝露至線性偏光紫外線輻射而使其至少部分地有序。本文中在下文描述形成至少部分有序聚合物薄片之再其他方法。
再另外，本文中所揭示之各種實施例的定向設施可包含至少部分經處理表面。如本文中所使用，術語「經處理表面」指代表面之至少一部分，其已經物理更改以在表面之至少一部分上產生至少一有序區域。至少部分經處理表面之實例包括至少部分經摩擦表面、至少部分經蝕刻表面，及至少部分經壓印表面。另外，可(例如)使用光微影或干涉影像(interferographic)製程來圖案化至少部分經處理表面。可用於形成根據本文中所揭示之各種實施例之定向設施的至少部分經處理表面之實例包括經化學蝕刻表面、經電漿蝕刻表面、經奈米蝕刻表面(諸如使用掃描穿隧顯微鏡或原子力顯微鏡加以蝕刻之表面)、經雷射蝕刻表面，及經電子束蝕刻表面。
在定向設施包含至少部分經處理表面之一特定實施例中，賦予定向設施可包含將金屬鹽(諸如金屬氧化物或金屬氟化物)沈積至表面之至少一部分上，且此後蝕刻沈積物以形成定向設施。用於沈積金屬鹽之合適技術之實例包括電漿氣相沈積、化學氣相沈積，及濺鍍。上文闡述蝕刻製程之實例。
如本文中所使用，術語「Langmuir-Blodgett膜」意謂表面上之一或多個至少部分有序分子膜。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由以下方法來形成Langmuir-Blodgett膜：一或多次將基板浸漬至液體中，使得基板被分子膜至少部分地覆蓋，且接著將基板自液體移除，使得歸因於液體與基板之相對表面張力，分子膜之分子在整體方向上至少部分地有序。如本文中所使用，術語「分子膜」指代單分子膜(亦即，單層)以及包含一個以上單層之膜。
除了上文所描述之定向設施以外，本文中所揭示之各種實施例的光學元件亦可進一步包含插入於定向設施與光致變色-二向色化合物(或包含光致變色-二向色化合物之塗層)之間的至少一塗層，至少一塗層包含至少部分有序配向轉印材料。再另外，光學元件可包含插入於定向設施與光致變色-二向色化合物之間的複數個塗層，複數個塗層包含配向轉印材料。舉例而言，雖然本文中未限制，但光學元件可包含至少一定向設施，至少一定向設施包含連接至光學基板的包含至少部分有序配向介質之塗層，及連接至定向設施的包含至少部分有序配向轉印材料之塗層。另外，根據此實施例，光致變色-二向色化合物可藉由與配向轉印材料之相互作用而至少部分地配向。更具體而言，雖然本文中未限制，但在一實施例中，配向轉印材料之至少一部分可藉由與配向介質之至少一部分之相互作用而配向，且光致變色-二向色化合物之至少一部分可藉由與配向轉印材料之至少一部分經配向部分之相互作用而配向。亦即，配向轉印材料可有助於自定向設施至光致變色-二向色化合物之合適排列或定位的傳播或轉印。
適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的配向轉印材料之實例包括(無限制)上文結合本文中所揭示之配向介質所描述的彼等液晶材料。如先前所論述，有可能將液晶材料之分子與定向型表面配向。亦即，可將液晶材料施加至如下表面：該表面已經定向且隨後經配向，使得液晶分子之長軸呈現大體上平行於該表面之大體定向方向的定向。因此，根據本文中所揭示之各種實施例(其中配向轉印材料包含液晶材料)，可藉由將液晶材料之至少一部分與定向設施之至少一部分配向而使液晶材料至少部分地有序，使得液晶材料之至少一部分之分子的長軸大體上平行於定向設施之至少第一整體方向。以此方式，可將定向設施之整體方向轉印至液晶材料，液晶材料又可將整體方向轉印至另一結構或材料。另外，若至少一定向設施包含一起形成設計或圖案(如先前所描述)的具有整體方向之複數個區域，則可如上文所論述藉由將液晶材料與定向設施之各種區域配向而將彼設計或圖案轉印至液晶材料。另外，雖然不需要，但根據本文中所揭示之各種實施例，可將液晶材料之至少一部分曝露至以下中之至少一者：磁場、電場、線性偏光紅外線輻射、線性偏光紫外線輻射及線性偏光可見光輻射，同時將液晶材料之至少一部分與定向設施至少部分地配向。
再另外，除了連接至基板之至少部分經配向光致變色-二向色化合物以外，本文中所揭示之各種實施例的光學元件亦可包含連接至基板之至少部分有序各向異性材料。亦即，根據特定實施例，光學元件包含基板；連接至基板之至少部分經配向光致變色-二向色化合物，光致變色-二向色化合物在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)；及連接至基板之各向異性材料。
如本文中所使用，術語「各向異性」意謂具有在至少一不同方向上進行量測時值不同之至少一性質。因此，「各向異性材料」為具有在至少一不同方向上進行量測時值不同之至少一性質的材料。適合於結合本文中所揭示之各種實施例而使用的各向異性材料之實例包括(無限制)上文所描述之彼等液晶材料。
根據各種實施例，光致變色-二向色化合物可藉由與各向異性材料之相互作用而配向。舉例而言，雖然本文中未限制，但可將光致變色-二向色化合物之至少一部分配向，使得在二向色狀態中光致變色-二向色化合物之長軸基本上平行於各向異性材料之整體方向。另外，雖然不需要，但可將光致變色-二向色化合物結合至各向異性材料或與各向異性材料反應。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，光致變色-二向色化合物及各向異性材料可作為塗層而存在於基板上。舉例而言，根據一實施例，各向異性材料可為液晶材料，且光致變色-二向色化合物及各向異性材料可作為液晶塗層而存在於基板上。根據另一實施例，塗層可為包含基質相及分布於基質相中之客體相的相分離型聚合物塗層。雖然本文中未限制，但根據此實施例，基質相可包含至少部分有序液晶聚合物。另外，根據此實施例，客體相可包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之至少一部分。再另外，如上文所論述，光致變色-二向色化合物可藉由與各向異性材料之相互作用而至少部分地配向。
在另一實施例中，塗層可包含互穿聚合物網絡。根據此實施例，各向異性材料與聚合材料可形成互穿聚合物網絡，其中聚合材料之至少一部分與各向異性材料互穿。如本文中所使用，術語「互穿聚合物網絡」意謂彼此不黏結之聚合物之纏結組合，該等聚合物中之至少一者經交聯。因此，如本文中所使用，術語「互穿聚合物網絡」包括半互穿聚合物網絡。舉例而言，見L.H. Sperling之Introduction to Physical Polymer Science(紐約John Wiley & Sons(1986年)，在第46頁)。另外，根據此實施例，可將光致變色-二向色化合物之至少一部分與各向異性材料配向。再另外，根據此實施例，聚合材料可係各向同性或各向異性的，其限制條件為：總體而言，塗層係各向異性的。本文中在下文更詳細地描述形成此等塗層之方法。
本文中所揭示之再其他實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板、連接至基板之至少部分有序定向設施，及連接至定向設施之塗層，塗層包含與有序定向設施至少部分地配向之各向異性材料及與各向異性材料至少部分地配向之光致變色-二向色化合物。
如先前所論述，本文中所揭示之各種實施例的定向設施可包含具有第一整體方向之第一有序區域及鄰近於第一區域之至少一第二有序區域，至少一第二有序區域具有不同於第一整體方向之第二整體方向。另外，定向設施可包含一起產生特定設計或圖案的具有多個整體方向之多個有序區域。上文詳細地描述適合於結合此實施例而使用的定向設施之實例。另外，根據本文中所揭示之各種實施例，包含配向轉印材料之塗層可定位於定向設施與包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層之間。另外，可藉由配向而將定向設施之整體方向或圖案轉印至配向轉印材料，配向轉印材料又可藉由配向而將定向設施之整體方向轉印至包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層。亦即，可將塗層之各向異性材料與配向轉印材料配向。另外，光致變色-二向色化合物可藉由與各向異性材料之相互作用而至少部分地配向。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，各向異性材料可經調適以允許光致變色-二向色化合物以所要速率自第一狀態切換至第二狀態。一般而言，習知光致變色化合物可回應於光化輻射而經歷自一異構形式至另一異構形式之變換，其中每一異構形式具有特性吸收光譜。本文中所揭示之各種實施例的光致變色-二向色化合物經歷類似異構變換。此異構變換(及逆變換)發生之速率或速度部分地取決於環繞光致變色-二向色化合物(亦即，「主體」)之局部環境的性質。雖然本文中未限制，但發明者咸信，光致變色-二向色化合物之變換速率將部分地取決於主體之鏈段之可撓性(亦即，主體之鏈段之遷移率或黏度)。詳言之，雖然本文中未限制，但咸信，光致變色-二向色化合物之變換速率在具有可撓性鏈段之主體中將通常快於在具有硬性或剛性鏈段之主體中。因此，根據本文中所揭示之特定實施例(其中各向異性材料為主體)，各向異性材料可經調適以允許光致變色-二向色化合物以所要速率在各種異構狀態之間變換。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由調整各向異性材料之分子量及交聯密度中之一或多者來調適各向異性材料。
根據另一實施例，包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層可為包含基質相(例如(且無限制)液晶聚合物)及分布於基質相內之客體相的相分離型聚合物塗層。另外，根據此實施例，客體相可包含各向異性材料。再另外，根據此實施例，可在相分離型聚合物塗層之客體相內含有大多數光致變色-二向色化合物。如先前所論述，因為光致變色-二向色化合物之變換速率部分地取決於含有其之主體，所以根據此實施例，光致變色-二向色化合物之變換速率將很大程度上取決於客體相之性質。
舉例而言，一實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板、連接至基板之至少一定向設施，及連接至定向設施且包含相分離型聚合物之塗層。根據此實施例，相分離型聚合物可包含：基質相，其至少一部分係與定向設施至少部分地配向；及分散於基質相內的包含各向異性材料之客體相。另外，根據此實施例，客體相之各向異性材料之至少一部分可與定向設施至少部分地配向，且光致變色-二向色化合物可與各向異性材料至少部分地配向。再另外，根據本文中所揭示之各種實施例，相分離型聚合物之基質相可包含液晶聚合物，且客體相之各向異性材料可選自液晶聚合物及液晶原。上文詳細地闡述此等材料之實例。另外，雖然本文中未限制，但根據此實施例，包含相分離型聚合物之塗層可實質上無混濁度。混濁度經定義為偏離入射光束平均達2.5度以上之透射光之百分比(根據透明塑膠之混濁度及光透射率之ASTM D 1003標準測試方法)。可進行根據ASTM D 1003之混濁度量測之器具的實例為由BYK-Gardener製造的Haze-Gard PlusTM。
另外，雖然本文中未限制，但根據其他實施例，可以至少部分有序主體材料來囊封或塗布光致變色-二向色化合物，且接著，可將經囊封或塗布之光致變色-二向色化合物分散於另一材料內。舉例而言，雖然本文中未限制，但可以具有相對可撓性鏈段之至少部分有序各向異性材料(諸如液晶材料)來囊封或上塗光致變色-二向色化合物，且此後，將其分散或分布於具有相對剛性鏈段之另一材料中。舉例而言，可將經囊封之光致變色-二向色化合物分散或分布於具有相對剛性鏈段之液晶聚合物中，且此後，可將混合物塗覆至基板以形成塗層。
根據再一實施例，包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層可為互穿聚合物網絡塗層。舉例而言，塗層可包含與各向異性材料互穿之聚合材料，且光致變色-二向色化合物可與各向異性材料至少部分地配向。下文更詳細地描述形成此等互穿網絡塗層之方法。
本文中所揭示之再其他實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板、連接至基板的包含至少部分有序配向介質之第一塗層、包含連接至配向介質且與配向介質至少部分地配向之配向轉印材料之第二塗層，及連接至配向轉印材料之第三塗層，第三塗層包含與配向轉印材料至少部分地配向之各向異性材料及與各向異性材料至少部分地配向之光致變色-二向色化合物。
雖然本文中未限制，但根據各種實施例，包含至少部分有序配向介質之第一塗層可具有取決於最終塗覆及/或所使用之處理設備而廣泛地變化的厚度。舉例而言，在一實施例中，塗層之厚度可在至少0.5奈米至10,000奈米之範圍內。在另一實施例中，塗層可具有在至少0.5奈米至1000奈米之範圍內的厚度。在再一實施例中，塗層可具有在至少2奈米至500奈米之範圍內的厚度。在又一實施例中，塗層可具有在100奈米至500奈米之範圍內的厚度。另外，根據各種實施例，光學元件可包含複數個塗層，複數個塗層包含至少部分有序配向介質。另外，塗層中之每一者可具有相同於或不同於複數個塗層中之其他塗層之厚度的厚度。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，包含配向轉印材料之第二塗層可具有取決於最終塗覆及/或所使用之處理設備而廣泛地變化的厚度。舉例而言，包含至少部分有序配向轉印材料之塗層的厚度可在0.5微米至1000微米之範圍內。在另一實施例中，塗層可具有在1微米至25微米之範圍內的厚度。在再一實施例中，塗層可具有在5微米至20微米之範圍內的厚度。另外，根據各種實施例，光學元件可包含複數個塗層，複數個塗層包含配向轉印材料。另外，複數個塗層中之每一者可具有相同於或不同於複數個塗層中之其他塗層之厚度的厚度。
再另外，根據本文中所揭示之各種實施例，包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之第三至少部分塗層可具有取決於最終塗覆及/或所使用之處理設備而廣泛地變化的厚度。在一實施例中，包含至少部分經配向各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層可具有至少0.5微米至1000微米之厚度。根據其他實施例，第三塗層可具有在1微米至25微米之範圍內的厚度。根據再其他實施例，第三塗層可具有在5微米至20微米之範圍內的厚度。另外，根據各種實施例，光學元件可包含複數個此等塗層，且塗層中之每一者可具有相同於或不同於複數個塗層中之其他塗層之厚度的厚度。上文詳細地描述合適光致變色-二向色化合物之實例。
另外，根據各種實施例，除了第三塗層以外，第一塗層及第二塗層中之任一者或兩者亦可包含相同於或不同於第三塗層之光致變色-二向色化合物的光致變色-二向色化合物。再另外，根據各種實施例，上文所描述之塗層中之任一者可進一步包含至少一添加劑、至少一習知二向色化合物及/或至少一習知光致變色化合物。上文闡述合適添加劑、習知二向色化合物及習知光致變色化合物之實例。另外，如先前所論述，除了上文所描述之第一塗層、第二塗層及第三塗層以外，本文中所揭示之各種實施例的光學元件亦可進一步包含底塗層、抗反射塗層、光致變色塗層、線性偏光塗層、圓偏光塗層、橢圓偏光塗層、過渡塗層，及保護塗層。上文提供此等塗層之實例。
本文中所揭示之其他實施例提供一種複合光學元件，複合光學元件包含基板、連接至基板之至少部分有序聚合薄片，及至少部分經配向光致變色-二向色化合物，至少部分經配向光致變色-二向色化合物係連接至聚合薄片且在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。舉例而言，雖然本文中未限制，但根據一實施例，可將含有至少一光致變色-二向色化合物之展延型聚合物薄片連接至基板，至少一光致變色-二向色化合物係藉由展延型聚合物薄片之定向型聚合物鏈而至少部分地配向。
另外，根據各種實施例，複合光學元件可包含連接至基板之複數個聚合薄片，複數個聚合薄片中之至少一者係至少部分地有序。舉例而言，雖然本文中未限制，但複合光學元件可包含基板及至少部分有序聚合薄片，至少部分有序聚合薄片包含插入於連接至基板之兩個尺寸上穩定或「剛性」聚合物薄片之間的至少部分經配向光致變色-二向色化合物。根據其他實施例，複合光學元件可包含連接至基板的包含至少部分經配向光致變色-二向色化合物之兩個或兩個以上至少部分有序聚合薄片。另外，兩個或兩個以上至少部分有序聚合薄片可具有相同整體方向或不同整體方向，且可包含相同光致變色-二向色化合物或不同光致變色-二向色化合物。再另外，聚合薄片可堆疊於或層疊於基板上，或其可彼此鄰近地定位於基板上。
可結合此實施例而使用的聚合薄片之實例包括(無限制)展延型聚合物薄片、有序液晶聚合物薄片，及光定向型聚合物薄片。可用於形成根據本文中所揭示之各種實施例之聚合薄片的不為液晶材料及光定向材料之聚合材料之實例包括(無限制)：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯，及聚己內醯胺。下文更詳細地描述使聚合薄片有序之方法的實例。
本文中所揭示之再其他實施例提供一種複合光學元件，複合光學元件包含基板及連接至基板之至少一薄片，薄片包含：具有至少第一整體方向之至少部分有序液晶聚合物、分布於液晶聚合物內的具有第二整體方向之至少部分有序液晶材料，及與液晶材料至少部分地配向之光致變色-二向色化合物，其中第二整體方向大體上平行於第一整體方向。
本發明之光學元件進一步包含連接至光致變色線性偏光元件之雙折射層(b)。雙折射層可操作以對透射輻射進行圓偏光或橢圓偏光。當需要圓偏光元件時，雙折射層包含四分之一波長板。雙折射層(亦被稱為補償板或層或延遲板或層)可由一個薄片構成或可為兩個或兩個以上薄片之多層結構。
在本發明之特定實施例中，雙折射層(b)包含具有如下有序區域之層：具有第一整體方向之第一有序區域，及鄰近於第一有序區域之至少一第二有序區域，至少一第二有序區域具有第二整體方向，第二整體方向係相同於或不同於第一整體方向，以便在層中形成所要圖案。
用以製備雙折射層之材料不受特定限制，且可為此項技術中已知之任何雙折射材料。舉例而言，可使用聚合物膜、液晶膜、自組裝材料，或液晶材料被配向所在之膜。特定雙折射層之實例包括以下美國專利中所描述之雙折射層：美國專利第6,864,932號之第3欄第60行至第4欄第64行；美國專利第5,550,661號之第4欄第30行至第7欄第2行；美國專利第5,948,487號之第7欄第1行至第10欄第10行，該等專利中之每一者係以引用的方式併入本文中。
特定雙折射膜之實例包括型號為NRF-140之膜，其為可購自Nitto Corporation(日本)或Nitto Denko America,Inc.(新澤西New Brunswick)之正雙折射單軸膜。可購自GRAFIX,Inc.(俄亥俄Cleveland)之分公司GRAFIX Plastics的OPTIGRAFIX圓偏光器膜亦係合適的。
用以製備雙折射層(b)之特定聚合薄片可包含聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(C1-C12)甲基丙烯酸烷酯、聚氧(甲基丙烯酸伸烷酯)、聚(烷氧基化酚甲基丙烯酸酯)、乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(氯亞乙烯)、聚(乙烯吡咯啶酮)、聚((甲基)丙烯醯胺)、聚(二甲基丙烯醯胺)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、聚((甲基)丙烯酸)、熱塑性聚碳酸酯、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚硫胺基甲酸酯、聚(對苯二甲酸乙二酯)、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)、聚乙烯醇縮丁醛及由以下組成之群之成員的聚合物：多元醇(碳酸烯丙酯)單體、單官能丙烯酸酯單體、單官能甲基丙烯酸酯單體、多官能丙烯酸酯單體、多官能甲基丙烯酸酯單體、二甲基丙烯酸二甘醇酯單體、二異丙烯基苯單體、烷氧基化多元醇單體及二亞烯丙基異戊四醇單體；且尤其為自組裝材料、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多環烯烴、聚胺基甲酸酯、聚(脲)胺基甲酸酯、聚硫胺基甲酸酯、聚硫(脲)胺基甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙酯)、乙酸纖維素、二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、聚烯烴、聚伸烷基-乙酸乙烯酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯甲醛)、聚(乙烯基縮乙醛)、聚(氯亞乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚酯、聚碸、聚烯烴、其共聚物，及/或其混合物。
可以使得雙折射層(b)之慢軸方向(在平面中折射率最大之方向)相對於偏光器之配向方向定向的方式而將雙折射層塗覆至光致變色線性偏光元件，以得到所要合成偏光；亦即，圓偏光或橢圓偏光。舉例而言，將使四分之一波長板相對於偏光器之光致變色染料之配向方向定向45°+/-5°(且常常為45°+/-3°)之角度。
或者，可藉由設定雙折射層之厚度來測定光學元件之合成偏光。舉例而言，為了得到圓偏光元件，雙折射層之厚度係使得顯露之折射光線異相四分之一波長。
現在將描述製造光學元件及裝置之方法的實施例。一實施例提供一種製造光學元件之方法，其包含在基板上形成包含至少部分經配向光致變色-二向色化合物之塗層。如本文中所使用，術語「在...上」意謂與物件(諸如基板)直接接觸或經由一或多個其他塗層或結構(其中之至少一者係與物件直接接觸)而與物件間接接觸。另外，根據此實施例，除了光致變色-二向色化合物以外，可將至少部分有序各向異性材料連接至基板。
根據此實施例，塗層可具有至少1.5之平均吸收比。另外，根據本文中所揭示的製造元件及裝置之方法的此實施例及其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。上文詳細地闡述可結合本文中所揭示的製造元件及裝置之方法而使用的光致變色-二向色化合物之實例。
根據本文中所揭示之各種實施例，形成包含光致變色-二向色化合物之塗層可包含將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板、將各向異性材料至少部分地定序，及將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。可結合根據本文中所揭示之各種實施例之方法而使用的將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板之方法包括(但不限於)旋轉塗布、噴射塗布、噴射且旋轉塗布、簾幕式塗布、流動塗布、浸漬塗布、射出成形、澆鑄、滾塗布、線塗布，及包塑成型。
根據其他實施例，將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板可包含在可利用脫模材料加以處理之模具上形成各向異性材料之塗層。此後，可將各向異性材料至少部分地定序(如下文更詳細地所論述)及至少部分地定型。此後，可(例如)藉由在模具中澆鑄基板形成材料而在塗層上方形成基板(亦即，包塑成型)。可接著使基板形成材料至少部分地定型以形成基板。隨後，可將基板及各向異性材料之塗層自模具脫模。另外，根據此實施例，可將光致變色-二向色化合物塗覆至具有各向異性材料之模具，或在將各向異性材料塗覆至模具之後、在已將各向異性材料至少部分地定序之後，或在已將具有有序各向異性材料之塗層的基板自模具脫模之後，可將光致變色-二向色化合物吸入至各向異性材料中。
根據本文中所揭示之其他實施例，形成包含光致變色-二向色化合物之塗層可包含將各向異性材料塗覆至基板、將光致變色-二向色化合物吸入至各向異性材料中、將各向異性材料至少部分地定序，及將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。本文中在下文更詳細地描述將光致變色-二向色化合物吸入至各種塗層中之方法。
將各向異性材料定序之方法包括將各向異性材料曝露至磁場、電場、線性偏光紫外線輻射、線性偏光紅外線輻射、線性偏光可見光輻射及剪切力中之至少一者。另外，可藉由將各向異性材料與另一材料或結構配向而將各向異性材料至少部分地定序。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由將各向異性材料與定向設施(諸如(但不限於)先前所論述之定向設施)配向而將各向異性材料至少部分地定序。
如先前所描述，藉由使各向異性材料之至少一部分有序，有可能將光致變色-二向色化合物至少部分地包含於各向異性材料內或以其他方式將光致變色-二向色化合物至少部分地連接至各向異性材料。雖然不需要，但光致變色-二向色化合物可經至少部分地配向，同時處於活化狀態中。另外，根據本文中所揭示之各種實施例，將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板可在基本上與將各向異性材料定序及/或將光致變色-二向色化合物配向同時、在其之前或在其之後發生。
舉例而言，根據一實施例，塗覆光致變色-二向色化合物及各向異性材料可在基本上相同於將各向異性材料定序且將光致變色-二向色化合物配向之時間的時間發生。更特定而言，根據此限制性實施例，可使用塗布技術而將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板，塗布技術可在塗覆期間將剪切力引入至各向異性材料，使得可使各向異性材料大體上平行於所施加之剪切力之方向而至少部分地有序。舉例而言，雖然本文中未限制，但可將光致變色-二向色化合物與各向異性材料之溶液或混合物(視情況在溶劑或載劑中)簾幕式塗布至基板上，使得歸因於基板之表面相對於經塗覆之材料的相對移動而將剪切力引入至經塗覆之材料。剪切力可導致各向異性材料在基本上平行於表面之移動之方向的整體方向上有序。如上文所論述，藉由以此方式使各向異性材料之至少一部分有序，可藉由各向異性材料將包含於各向異性材料內或連接至各向異性材料之光致變色-二向色化合物配向。另外，雖然不需要，但藉由在簾幕式塗布製程期間將光致變色-二向色化合物曝露至光化輻射，使得光致變色-二向色化合物處於活化狀態中，可達成光致變色-二向色化合物之至少部分配向，同時光致變色-二向色化合物處於活化狀態中。
在將各向異性材料定序且將光致變色-二向色化合物配向之前將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板的另一實施例中，塗覆該等材料可包含將光致變色-二向色化合物與各向異性材料之溶液或混合物(視情況在溶劑或載劑中)旋轉塗布至基板上。此後，根據此實施例，可(例如)藉由將各向異性材料曝露至磁場、電場、線性偏光紫外線輻射、線性偏光紅外線輻射、線性偏光可見光輻射或剪切力而將各向異性材料至少部分地定序。另外，可藉由將各向異性材料與另一材料或結構(例如定向設施)配向而將各向異性材料至少部分地定序。
在將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板之前將光致變色-二向色化合物至少部分地配向且將各向異性材料至少部分地定序的再一實施例中，可將光致變色-二向色化合物與各向異性材料之溶液或混合物(視情況在溶劑或載劑中)塗覆至有序聚合薄片以形成塗層。此後，可允許各向異性材料與聚合薄片配向。可隨後藉由(例如(但不限於))層壓或黏結而將聚合薄片塗覆至基板。或者，可藉由此項技術中已知之方法(諸如(但不限於)熱燙印)而將塗層自聚合薄片轉印至基板。本文中更詳細地描述塗覆聚合薄片之其他方法。
在另一實施例中，將光致變色-二向色化合物及各向異性材料塗覆至基板可包含塗覆相分離聚合物系統，相分離聚合物系統包含：包含液晶材料之基質相形成材料，及包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之客體相形成材料。在塗覆相分離聚合物系統之後，根據此實施例，使基質相之液晶材料及客體相之各向異性材料至少部分地有序，使得光致變色-二向色化合物與客體相之各向異性材料配向。使相分離聚合物系統之基質相形成材料及客體相形成材料至少部分地有序之方法包括將包含相分離聚合物系統之塗層曝露至以下中之至少一者：磁場、電場、線性偏光紅外線輻射、線性偏光紫外線輻射、線性偏光可見光輻射，及剪切力。另外，使基質相形成材料及客體相形成材料至少部分地有序可包含在該等部分處與定向設施至少部分地配向，如下文更詳細地所描述。
在使基質相形成材料及客體相形成材料至少部分地有序之後，可藉由聚合誘發性相分離及/或溶劑誘發性相分離而將客體相形成材料與基質相形成材料分離。雖然出於清晰起見，本文中關於與基質相形成材料分離之客體相形成材料來描述基質相形成材料與客體相形成材料之分離，但應瞭解，此語言意欲涵蓋兩種相形成材料之間的任何分離。亦即，此語言意欲涵蓋客體相形成材料與基質相形成材料之分離及基質相形成材料與客體相形成材料之分離，以及兩種相形成材料之同時分離及其任何組合。
根據本文中所揭示之各種實施例，基質相形成材料可包含選自液晶單體、液晶預聚物及液晶聚合物之液晶材料。另外，根據各種實施例，客體相形成材料可包含選自液晶原、液晶單體以及液晶聚合物及預聚物之液晶材料。上文詳細地闡述此等材料之實例。
在一特定實施例中，相分離聚合物系統可包含以下之混合物：包含液晶單體之基質相形成材料、包含液晶原之客體相形成材料，及至少一光致變色-二向色化合物。根據此實施例，導致客體相形成材料之至少一部分與基質相形成材料之至少一部分分離可包含聚合誘發性相分離。亦即，可使基質相之液晶單體之至少一部分聚合且藉此與客體相形成材料之液晶原分離。可結合本文中所揭示之各種實施例而使用的聚合方法包括光誘發性聚合及熱誘發性聚合。
在另一特定實施例中，相分離聚合物系統可包含以下之混合物：包含液晶單體之基質相形成材料；包含低黏度液晶單體之客體相形成材料，低黏度液晶單體具有不同於基質相之液晶單體之功能性的功能性；及至少一光致變色-二向色化合物。如本文中所使用，術語「低黏度液晶單體」指代在室溫下自由地流動之液晶單體混合物或溶液。根據此實施例，導致客體相形成材料之至少一部分與基質相形成材料之至少一部分分離可包含聚合誘發性相分離。亦即，可在不會導致客體相之液晶單體聚合的條件下使基質相之液晶單體之至少一部分聚合。在基質相形成材料之聚合期間，客體相形成材料將與基質相形成材料分離。此後，可在單獨聚合製程中使客體相形成材料之液晶單體聚合。
在另一特定實施例中，相分離聚合物系統可包含以下各項在至少一普通溶劑中之溶液：包含液晶聚合物之基質相形成材料；包含不同於基質相形成材料之液晶聚合物的液晶聚合物之客體相形成材料；及光致變色-二向色化合物。根據此實施例，導致客體相形成材料之至少一部分與基質相形成材料分離可包含溶劑誘發性相分離。亦即，可使普通溶劑自液晶聚合物之混合物蒸發，藉此導致兩種相彼此分離。
或者，根據本文中所揭示之各種實施例，形成包含光致變色-二向色化合物之塗層可包含將各向異性材料塗覆至基板、將光致變色-二向色化合物吸入至各向異性材料中、將各向異性材料至少部分地定序，及將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。另外，雖然本文中未限制，但將各向異性材料至少部分地定序可在將光致變色-二向色化合物吸入至各向異性材料中之前發生。再另外，雖然不需要，但光致變色-二向色化合物可經至少部分地配向，同時處於活化狀態中。本文中在下文描述塗覆各向異性材料且將各向異性材料配向之方法。
舉例而言，根據一實施例，可(例如)藉由將在載劑中光致變色-二向色化合物之溶液或混合物塗覆至各向異性材料之一部分且允許光致變色-二向色化合物擴散至各向異性材料中(利用或不利用加熱)而將光致變色-二向色化合物吸入至各向異性材料中。另外，根據此實施例，各向異性材料可為如上文所描述的相分離型聚合物塗層之一部分。
本文中所揭示之其他實施例提供一種製造光學元件之方法，其包含向基板賦予至少一定向設施，及隨後在定向設施上形成包含至少部分經配向光致變色-二向色化合物之塗層。根據本文中所揭示之此實施例及其他實施例，向基板賦予定向設施可包含以下中之至少一者：在基板上形成包含至少部分有序配向介質之塗層、將至少部分有序聚合物薄片塗覆至基板、處理基板，及在基板上形成Langmuir-Blodgett膜。
根據一實施例，在基板上賦予定向設施可包含在基板上形成包含至少部分有序配向介質之塗層。另外，根據此實施例，形成塗層可包含將配向介質塗覆至基板及使配向介質至少部分地有序。可結合本文中所揭示之此實施例及其他實施例而使用的使配向介質有序之方法包括(但不限於)將配向介質曝露至以下中之至少一者：線性偏光紫外線輻射、線性偏光紅外線輻射、線性偏光可見光輻射、磁場、電場，及剪切力。另外，使配向介質有序可包含藉由(例如(且無限制))蝕刻或摩擦配向介質之至少一部分來處理包含配向介質之塗層。
舉例而言，雖然本文中未限制，但根據一實施例(其中定向設施包含塗層，塗層包含為光定向材料(諸如(但不限於)可光定向聚合物網絡)之配向介質)，賦予定向設施可包含在基板上形成包含光定向材料之塗層，及藉由將光定向材料曝露至線性偏光紫外線輻射而使材料至少部分地有序。此後，可將光致變色-二向色化合物塗覆至光定向材料且至少部分地配向。
雖然不需要，但根據賦予定向設施包含形成至少部分有序配向介質之塗層的各種實施例，配向介質可經至少部分地定型。另外，使配向介質定型可在基本上相同於將配向介質配向之時間的時間發生，或其可在將配向介質配向之後發生。再另外，根據本文中所揭示之各種實施例，使配向介質定型可包含藉由將介質曝露至紅外線、紫外線、伽瑪、微波或電子輻射而使介質至少部分地固化，以便利用或不利用催化劑或引發劑來引發可聚合組份之聚合反應或交聯。在必要或需要時，可在此之後進行加熱步驟。
如上文所論述，根據本文中所揭示之各種實施例，在基板上賦予定向設施之後，在定向設施上形成包含至少部分經配向光致變色-二向色化合物之塗層。形成此等塗層之方法包括上文詳細地所闡述的在基板上形成包含經至少部分地配向之光致變色-二向色化合物之塗層的彼等方法。
舉例而言，雖然本文中未限制，但形成包含光致變色-二向色化合物之塗層可包括將包含光致變色-二向色化合物之組合物旋轉塗布、噴射塗布、噴射且旋轉塗布、簾幕式塗布、流動塗布、浸漬塗布、射出成形、澆鑄、滾塗布、線塗布及包塑成型至定向設施上，及此後，在曝露至或不曝露至磁場、電場、線性偏光紅外線輻射、線性偏光紫外線輻射、線性偏光可見光輻射或剪切力之情況下，將光致變色-二向色化合物與定向設施及/或與另一材料或結構(諸如配向轉印材料(若存在))配向。
根據一實施例，在定向設施上形成包含經至少部分地配向之光致變色-二向色化合物之塗層可包含在定向設施上塗覆可聚合組合物、各向異性材料及光致變色-二向色化合物。此後，可將各向異性材料與定向設施至少部分地配向且將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。在將各向異性材料與光致變色-二向色化合物配向之後，可使塗層經受雙固化製程，其中使用至少兩種固化方法而使各向異性材料及可聚合組合物至少部分地定型。合適固化方法之實例包括將塗層曝露至紫外線輻射、可見光輻射、伽瑪輻射、微波輻射、電子輻射或熱能。
舉例而言，雖然本文中未限制，但在一實施例中，可將各向異性材料曝露至紫外線或可見光輻射以導致各向異性材料至少部分地定型。此後，可藉由將可聚合組合物曝露至熱能而使可聚合組合物至少部分地定型。另外，雖然不需要，但可藉由以下步驟將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向，同時光致變色-二向色化合物處於活化狀態中：將塗層曝露至紫外線輻射至足以導致光致變色-二向色化合物自第一狀態切換至第二狀態，但不足以導致各向異性材料定型，同時各向異性材料係與定向設施(如上文所論述)至少部分地配向。
在一特定實施例中，可聚合組合物可為二羥基及異氰酸酯單體，且各向異性材料可包含液晶單體。根據此實施例，在將可聚合組合物、各向異性材料及光致變色-二向色化合物塗覆於定向設施上之後，可將各向異性材料與定向設施至少部分地配向且可將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。另外，在配向之後，可將塗層曝露至紫外線或可見光輻射至足以導致各向異性材料至少部分地定型。另外，在使各向異性材料定型之前、期間或之後，可藉由將塗層曝露至熱能而使可聚合組合物至少部分地定型。
在另一實施例中，雙固化製程可包含首先將可聚合組合物曝露至熱能至足以導致可聚合組合物至少部分地定型。此後，可將各向異性材料曝露至紫外線或可見光輻射以導致各向異性材料至少部分地定型。另外，在將塗層曝露至熱能之前、期間或之後且在使各向異性材料定型之前，可將各向異性材料至少部分地配向。
在再一實施例中，雙固化製程可包含在基本上相同於使各向異性材料定型之時間的時間(例如)藉由將塗層同時曝露至紫外線或可見光輻射及熱能而使可聚合組合物定型。
另外，如先前關於包含互穿聚合物網絡之塗層所論述，根據本文中所揭示之各種實施例，可聚合組合物可為各向同性材料或各向異性材料，其限制條件為：總體而言，包含光致變色-二向色化合物之塗層係各向異性的。
另外，本文中所揭示之各種實施例的製造光學元件及裝置之方法可進一步包含：在向基板賦予定向設施之前或在基板上形成包含光致變色-二向色化合物之塗層之前，在基板上形成底塗層。此外，可在基板上及/或在包含光致變色-二向色化合物之塗層上方形成選自以下之至少一額外塗層：光致變色塗層、抗反射塗層、線性偏光塗層、圓偏光塗層、橢圓偏光塗層、過渡塗層、底塗層及保護塗層。合適的底塗層、光致變色塗層、抗反射塗層、線性偏光塗層、過渡塗層、底塗層及保護塗層之實例全部在上文加以描述。
本文中所揭示之其他實施例提供製造光學元件之方法，其包含在基板上形成塗層，及調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態。根據一實施例，在基板上形成塗層及調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態可基本上同時發生。根據另一實施例，在基板上形成塗層在調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態之前發生。根據再一實施例，在基板上形成塗層在調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態之後發生。
在一實施例中，在基板上形成塗層可包含將各向異性材料及光致變色-二向色化合物塗覆至基板，且調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態可包含將光致變色-二向色化合物至少部分地配向。另外，根據此實施例，將光致變色-二向色化合物至少部分地配向可包含將各向異性材料至少部分地定序及將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。再另外，雖然不需要，但可(例如)藉由將光致變色-二向色化合物曝露至光化輻射至足以導致光致變色-二向色化合物自第一狀態切換至第二狀態同時將光致變色-二向色化合物配向而將光致變色-二向色化合物配向，同時光致變色-二向色化合物處於活化狀態中。
在另一實施例中，在基板上形成塗層可包含將配向介質塗覆至基板，且調適塗層以回應於光化輻射而自第一狀態切換至第二線性偏光狀態且回應於熱能而復原回至第一狀態可包含使配向介質至少部分地有序、將光致變色-二向色化合物塗覆至包含配向介質之塗層，及將光致變色-二向色化合物至少部分地配向。
在一實施例中，將光致變色-二向色化合物塗覆至包含配向介質之塗層可包含在包含配向介質之塗層上形成包含光致變色-二向色化合物及各向異性材料之塗層。此外，將光致變色-二向色化合物至少部分地配向可包含將各向異性材料與配向介質配向。另外，雖然不需要，但可在塗覆光致變色-二向色化合物之前使包含配向介質之塗層至少部分地定型。
或者或另外，可藉由吸入而將光致變色-二向色化合物塗覆至包含至少部分有序配向介質之塗層。合適的吸入技術被描述於(例如)美國專利5,130,353及5,185,390中，該等專利之說明書係特別地以引用的方式併入本文中。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由塗覆光致變色-二向色化合物(作為淨光致變色-二向色化合物或溶解於聚合溶劑載劑或其他有機溶劑載劑中)且允許光致變色-二向色化合物擴散至包含至少部分有序配向介質之塗層中(利用或不利用加熱)而將光致變色-二向色化合物塗覆至包含至少部分有序配向介質之塗層。另外，在必要時，可在擴散期間將光致變色-二向色化合物曝露至光化輻射至足以導致光致變色化合物自第一狀態切換至第二狀態。
本文中所揭示之其他實施例提供一種製造光學元件之方法，其包含在基板上形成包含配向介質之塗層且使配向介質至少部分地有序、在包含配向介質之塗層上形成包含配向轉印材料之塗層且將配向轉印材料與配向介質至少部分地配向，及在配向轉印材料上形成包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層、將各向異性材料與配向轉印材料至少部分地配向，且將光致變色-二向色化合物與各向異性材料至少部分地配向。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，形成包含配向轉印材料之塗層可包含：形成包含配向轉印材料之第一塗層，第一塗層具有在2微米至8微米之範圍內的厚度；將第一塗層之配向轉印材料與配向介質至少部分地配向；及使第一塗層之配向轉印材料定型。此後，可將具有在5微米至20微米之範圍內之厚度且包含配向轉印材料的第二塗層塗覆至第一塗層，且可將第二塗層之配向轉印材料與第一塗層之配向轉印材料至少部分地配向。
本文中所揭示之再其他實施例提供一種製造複合光學元件之方法，其包含將至少一至少部分有序聚合薄片連接至基板之至少一部分，至少部分有序聚合薄片包含至少一至少部分經配向光致變色-二向色化合物，至少一至少部分經配向光致變色-二向色化合物係連接至至少部分有序聚合薄片之至少一部分且在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。雖然本文中未限制，但根據此實施例，至少一至少部分有序聚合薄片可包含(例如)展延型聚合物薄片、光定向型聚合物薄片、至少部分有序相分離型聚合物薄片，或其組合。
本文中所揭示之其他實施例提供一種製造複合光學元件之方法，其包含將薄片連接至基板，薄片包含具有第一整體方向之至少部分有序液晶聚合物、分布於液晶聚合物內之至少部分有序液晶材料，及與液晶材料至少部分地配向之光致變色-二向色化合物。另外，根據此實施例，分布於液晶聚合物內之液晶材料可具有大體上平行於液晶聚合物之第二整體方向。
舉例而言，雖然本文中未限制，但根據一實施例，形成薄片可包含將相分離聚合物系統塗覆於基板上，相分離聚合物系統包含：包含液晶材料之基質相形成材料、包含液晶材料之客體相形成材料，及至少一光致變色-二向色化合物。此後，可使基質相形成材料及客體相形成材料至少部分地有序，且可將光致變色-二向色化合物與客體相形成材料至少部分地配向。在配向之後，可藉由聚合誘發性相分離及/或溶劑誘發性相分離而將客體相形成材料與基質相形成材料分離，且可將相分離型聚合物塗層自基板移除以形成薄片。
或者，可如上文所論述將相分離聚合物系統塗覆於基板上、使相分離聚合物系統有序且將其配向，且此後，將相分離聚合物系統自基板移除以形成相分離型聚合物薄片。隨後，可將光致變色-二向色化合物吸入至薄片中。或者或另外，可在將塗層自基板移除以形成薄片之前將光致變色-二向色化合物吸入至塗層中。
根據再一實施例，形成薄片可包含：形成至少部分有序液晶聚合物薄片，及將液晶原及光致變色-二向色化合物吸入至液晶聚合物薄片中。舉例而言，根據此實施例，可藉由(例如)藉由擠壓來形成聚合物薄片之方法而形成包含液晶聚合物之薄片且使薄片至少部分地有序，形成聚合物薄片之方法可在形成期間使液晶聚合物至少部分地有序。或者，可將液晶聚合物澆鑄至基板上且藉由上文所闡述的使液晶材料有序之方法中之一者而使液晶聚合物至少部分地有序。舉例而言，雖然本文中未限制，但可將液晶材料曝露至磁場或電場。在使液晶聚合物至少部分地有序之後，可使液晶聚合物至少部分地定型且將其自基板移除以形成包含至少部分有序液晶聚合物基質之薄片。再另外，可澆鑄液晶聚合物薄片、使其至少部分地定型，且隨後將其展延以形成包含至少部分有序液晶聚合物之薄片。
在形成包含至少部分有序液晶聚合物之薄片之後，可將液晶原及光致變色-二向色化合物吸入至液晶聚合物基質中。舉例而言，雖然本文中未限制，但可藉由將在載劑中液晶原及光致變色-二向色化合物之溶液或混合物塗覆至液晶聚合物且此後允許液晶原及光致變色-二向色化合物擴散至液晶聚合物薄片中(利用或不利用加熱)而將液晶原及光致變色-二向色化合物吸入至液晶聚合物中。或者，可將包含液晶聚合物之薄片浸沒至在載劑中液晶原及光致變色-二向色化合物之溶液或混合物中，且可藉由擴散(利用或不利用加熱)而將液晶原及光致變色-二向色化合物吸入至液晶聚合物薄片中。
根據再一實施例，形成薄片可包含形成液晶聚合物薄片、將液晶原及光致變色-二向色化合物吸入至液晶聚合物薄片中(例如上文所論述)，及此後使液晶聚合物、分布於其中之液晶原及光致變色-二向色化合物至少部分地有序。雖然本文中未限制，但(例如)可藉由展延液晶聚合物薄片而使液晶聚合物薄片、分布於其中之液晶原及光致變色-二向色化合物至少部分地有序。另外，根據此實施例，可使用習知聚合物處理技術(諸如(但不限於)擠壓及澆鑄)來形成液晶聚合物薄片。
在再一實施例中，將包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層的光定向型聚合物薄片塗覆至基板。舉例而言，根據此實施例，可藉由以下步驟來形成光定向型聚合物薄片：在脫模層上塗覆可光定向聚合物網絡之層且隨後使可光定向聚合物網絡有序及至少部分地固化；在包含可光定向聚合物網絡之層上形成各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層；將各向異性材料及光致變色-二向色化合物與可光定向聚合物網絡至少部分地配向；及使各向異性材料固化。可接著移除脫模層，且將包含各向異性材料及光致變色-二向色化合物之塗層的可光定向聚合物網絡之層自脫模層移除以形成有序聚合薄片。
另外，根據本文中所揭示之各種實施例，將包含光致變色-二向色化合物之聚合薄片連接至基板可包含(例如)以下中之至少一者：將聚合薄片層壓、熔合、模內澆鑄及黏著性地黏結至基板。如本文中所使用，模內澆鑄包括多種澆鑄技術，諸如(但不限於)以下：包塑成型，其中將薄片置放於模具中且在薄片之至少一部分上方形成基板(例如藉由澆鑄)；及射出成形，其中在薄片周圍形成基板。根據一實施例，可將聚合薄片層壓於基板之第一部分之表面上，且可將基板之第一部分置放於模具中。此後，可在基板之第一部分之頂部上形成基板之第二部分(例如藉由澆鑄)，使得聚合層處於基板之兩個部分之間。
另一特定實施例提供一種製造光學元件之方法，其包含在光學基板上(且更特定而言，在眼科基板上)包塑成型包含至少部分有序液晶材料及至少部分經配向光致變色-二向色化合物之塗層。現在參看圖2，根據此實施例，該方法包含鄰近於透明模具216之表面214置放光學基板212之表面210以界定模塑區域217。透明模具216之表面214可為凹面或球陰面(如所展示)，或其可根據需要具有其他組態。另外，雖然不需要，但可將墊片或隔片215置放於光學基板212與透明模具216之間。在定位光學基板212之後，可將含有至少一光致變色-二向色化合物(未圖示)之液晶材料218引入至藉由光學基板212之表面210與透明模具216之表面214所界定的模塑區域217中，使得導致液晶材料218之至少一部分在其之間流動。此後，可(例如)藉由將液晶材料218曝露至電場、磁場、線性偏光紅外線輻射、線性偏光紫外線輻射及/或線性偏光可見光輻射而使液晶材料218至少部分地有序，且可將光致變色-二向色化合物與液晶材料至少部分地配向。此後，可使液晶材料聚合。在聚合之後，可將在表面上具有包含至少部分有序液晶材料及光致變色-二向色化合物之塗層的光學基板自模具脫模。
或者，可在鄰近於透明模具216之表面214置放光學基板212之表面210之至少一部分之前將含有光致變色-二向色化合物之液晶材料218引入至透明模具216之表面214上，使得表面210之至少一部分接觸液晶材料218之至少一部分，藉此導致液晶材料218在表面210與表面214之間流動。此後，可使液晶材料218至少部分地有序，且可如上文所論述將光致變色-二向色化合物至少部分地配向。在液晶材料之聚合之後，可將在表面上具有包含至少部分有序液晶材料及光致變色-二向色化合物之塗層的光學基板自模具脫模。
根據再其他實施例，可如上文所論述在光學基板之表面上形成包含至少部分有序液晶材料(無光致變色-二向色化合物)之塗層。在將基板及塗層自模具脫模之後，可將光致變色-二向色化合物吸入至液晶材料中。
雖然圖2中未圖示，但或者或另外，在將液晶材料引入至模具中及/或光學基板之表面上之前，在使光學基板之表面與液晶材料接觸之前，可將具有第一整體方向之定向設施賦予至透明模具之表面上。另外，根據此實施例，使液晶材料有序可包含在模具之表面上及/或在光學基板之表面上將液晶材料與定向設施至少部分地配向。
在使用上文所揭示之方法中之任一者來製備光致變色線性偏光元件之後，將雙折射層(b)連接至光致變色線性偏光元件。可藉由(例如)層壓或黏著性黏結而將雙折射層塗覆至光致變色線性偏光元件。或者，可藉由此項技術中已知之方法(諸如熱燙印)而將雙折射層(b)連接至光致變色線性偏光元件。用於將雙折射層連接至光致變色線性偏光元件之合適黏著劑包括美國專利第6,864,932號之第4欄第65行至第60欄中所揭示的黏著劑，該專利係以引用的方式併入本文中。
雖然本文中未限制，但據預期，製造塗層之上述包塑成型方法可特別地可用於在多焦點眼科透鏡上形成塗層，或可用於形成用於其他應用(其中需要相對厚之配向設施)之塗層。
如先前所論述，本文中所揭示之各種實施例係關於顯示元件及裝置。另外，如先前所論述，如本文中所使用，術語「顯示」意謂以字、數字、符號、設計或圖式之形式之資訊的可見表示。顯示元件及裝置之實例包括螢幕、監視器，及安全元件。安全元件之實例包括連接至基板之安全標誌及鑑認標誌，諸如(且無限制)：賒購卡及通行證，例如入場券、識別證、身分證或會員證、轉帳卡等等；流通票據及非流通票據，例如匯票、支票、債券、鈔券、存款單折、股票等等；政府文件，例如通貨、執照、身分證、受惠卡、簽證、護照、正式證書、契據等等；消費品，例如軟體、光碟(「CD」)、數位視訊光碟(「DVD」)、電氣設備、消費型電子產品、體育用品、汽車等等；信用卡；及商品標籤、標記及封裝。
舉例而言，在一實施例中，顯示元件為連接至基板之安全元件。根據此實施例，安全元件包含塗層，塗層具有第一狀態及第二狀態，且塗層經調適以回應於至少光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於熱能而復原回至第一狀態，且在第一狀態及第二狀態中之至少一者中對透射輻射進行線性偏光。上文詳細地闡述經調適以回應於至少光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於熱能而復原回至第一狀態且在第一狀態及第二狀態中之至少一者中對至少透射輻射進行線性偏光之塗層及其製法的實例。
根據此實施例，安全元件可為安全標誌及/或鑑認標誌。另外，安全元件可連接至選自透明基板及反射基板之基板。或者，根據需要反射基板之特定實施例，若基板針對所欲應用不係反射的或足夠反射的，則可在將安全標誌塗覆至基板之前首先將反射材料塗覆至基板。舉例而言，可在基板上形成安全元件之前將反射鋁塗層塗覆至基板。再另外，可將安全元件連接至選自以下之基板：未染色基板、染色基板、光致變色基板、染色-光致變色基板、線性偏光基板、圓偏光基板，及橢圓偏光基板。
另外，上述實施例之塗層可包含至少一光致變色-二向色化合物，其在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。根據本文中所揭示之其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有大於2.3之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。根據再其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有在1.5至50之範圍內的平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。根據其他實施例，光致變色-二向色化合物可在活化狀態中具有在4至20之範圍內的平均吸收比、可進一步具有在3至30之範圍內的平均吸收比，且可再進一步具有在2.5至50之範圍內的平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)。然而，一般而言，光致變色-二向色化合物之平均吸收比可為足以向裝置或元件賦予所要性質之任何平均吸收比。上文詳細地闡述適合於結合此實施例而使用的光致變色-二向色化合物之實例。
此外，上述實施例之安全元件可進一步包含一或多個其他塗層或薄片以形成具有視角相依特性之多層反射安全元件，如美國專利6,641,874中所描述，該專利係特別地以引用的方式併入本文中。舉例而言，一實施例提供一種連接至基板之安全元件，安全元件包含：塗層，塗層具有第一狀態及第二狀態，且塗層經調適以回應於至少光化輻射而自第一狀態切換至第二狀態、回應於熱能而復原回至第一狀態，且在基板之至少一部分上在第一狀態及第二狀態中之至少一者中對至少透射輻射進行線性偏光；及至少一額外至少部分塗層或薄片，其係選自雙折射層、偏光塗層或薄片、光致變色塗層或薄片、反射塗層或薄片、染色塗層或薄片、圓偏光塗層或薄片、延遲塗層或薄片(亦即，使通過之傳播輻射延緩或延遲的塗層或薄片)，及廣角檢視塗層或薄片(亦即，增強視角之塗層或薄片)。另外，根據此實施例，可在具有第一狀態及第二狀態之塗層上方、在此塗層下方定位至少一額外塗層或薄片，或可在此塗層上方及/或在此塗層下方定位多個塗層及/或薄片。
其他實施例提供一種液晶單位，其可為顯示元件或裝置，液晶單位包含具有第一表面之第一基板及具有第二表面之第二基板，其中第二基板之第二表面係與第一基板之第一表面相反及間隔開，以便界定開放區域。另外，根據此實施例，經調適以至少部分地有序之液晶材料及經調適以至少部分地配向且在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比(如根據CELL METHOD所測定)的光致變色-二向色化合物係定位於藉由第一表面及第二表面所界定之開放區域內以形成液晶單位。
另外，根據此實施例，第一基板及第二基板可獨立地選自未染色基板、染色基板、光致變色基板、染色-光致變色基板，及線性偏光基板。
本文中所揭示之各種實施例的液晶單位可進一步包含鄰近於第一表面所定位之第一定向設施及鄰近於第二表面所定位之第二定向設施。如先前所論述，有可能將液晶材料與定向型表面配向。因此，根據此實施例，可將液晶單位之液晶材料與第一定向設施及第二定向設施至少部分地配向。
再另外，可鄰近於第一表面定位第一電極，可鄰近於第二表面定位第二電極，且液晶單位可形成電路。另外，若存在定向設施(如上文所論述)，則可將電極插入於定向設施與基板之表面之間。
另外，本文中所揭示之各種實施例的液晶單位可進一步包含連接至第一基板及第二基板中之至少一者之表面之至少一部分的塗層或薄片，其係選自線性偏光塗層或薄片、光致變色塗層或薄片、反射塗層或薄片、染色塗層或薄片、圓偏光塗層或薄片、橢圓偏光塗層或薄片、延遲塗層或薄片，及廣角檢視塗層或薄片。
本文中所揭示之其他實施例提供一種光學元件，光學元件包含基板及在基板之至少一部分上的具有第一狀態及第二狀態之塗層，塗層包含：對掌性向列型或膽固醇型液晶材料，其具有通過塗層之厚度成螺旋形排列的分子；及至少一光致變色-二向色化合物，其係與液晶材料至少部分地配向，使得光致變色-二向色化合物之分子之長軸大體上平行於液晶材料之分子。根據此實施例，塗層可經調適以在至少一狀態中進行圓偏光或橢圓偏光。
在另一非限制性實施例中，本發明之光學元件包含基板(諸如用於感光產品之封裝材料)，圓偏光器係連接至基板，圓偏光器包含線性偏光塗層或至少部分有序聚合薄片(其包含至少部分經配向可逆性光致變色-二向色材料，至少部分經配向可逆性光致變色-二向色材料在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比)與四分之一波長延遲器的總成。在另一非限制性實施例中，平均吸收比為至少2.3。
現在將在以下實例中說明本文中所揭示之各種實施例。
實例 實例1
步 驟1-光致變色染料混合物
藉由將染料添加至玻璃瓶且利用刮勺將其混合來製備下文所列出的固體光致變色染料之混合物(1.6公克)。
(1)光致變色A為據報告用以產生淺紫色活化色彩之茚并萘并哌喃。
(2)光致變色B為據報告用以產生玉色活化色彩之茚并萘并哌喃。
(3)光致變色C為據報告用以產生藍綠色活化色彩之茚并萘并哌喃。
(4)光致變色D為據報告用以產生綠藍色活化色彩之茚并萘并哌喃。
步驟2-樹脂穩定劑混合物
製備固體穩定劑之混合物以遞送以總樹脂固體之重量計的重量百分比，如下文之表中所列出。
(5) 144據報告為可購自CIBA Specialty Chemicals的具有CAS編號63843-89-0的受阻胺類(HALS)之光穩定劑。
(6) 12據報告為可購自CIBA Specialty Chemicals的具有CAS編號80410-33-9之聚合物處理穩定劑。
(7) 1010據報告為具有CAS編號6683-19-8之聚合物處理及熱穩定劑。
步驟3-聚合物處理
將Plasti-Corder混合器(由C.W. Brabender Instruments,Inc.製造)加熱至190℃。將 5533樹脂(約40公克)(其據報告為可購自Arkema之聚醚嵌段醯胺)添加至混合頭且以65轉/分鐘(rpm)至80轉/分鐘(rpm)將其混合，直至其熔融為止。添加來自步驟2之樹脂穩定劑混合物且以相同速度將其混合持續約1分鐘。添加來自步驟1之光致變色染料混合物且以相同速度將其混合持續約2分鐘。藉由使混合頭之方向反向而將所得混合材料自Plasti-Corder混合器移除。
將經回收之光致變色樹脂置放於定位於PHI溫度控制壓力機中之兩個塗布鋼板之間。將壓力機加熱至190℃。在光致變色樹脂開始在底板上熔融之後，向頂板施加增加之壓力持續1分鐘，且接著將壓力增加至2噸至3噸持續約2分鐘。在釋放壓力之後，移除膜塗布板、允許其在20℃至25℃下冷卻持續4分鐘至5分鐘，且將其浸沒於在15℃至25℃下之水中持續1分鐘至2分鐘。Pebax膜容易地與Teflon塗布鋼板分離。
步驟4-樣本製備
部分A
將來自步驟3之膜之一部分切割成5×5公分(cm)片段，將片段置放於具有100微米鋁隔片之2個聚酯膜之間。將總成置放於定位於PHI溫度控制壓力機中之兩個塗布鋼板之間。將壓力機加熱至190℃。在使鋼板與總成接觸持續1分鐘之後，將壓力增加至2噸至3噸持續7分鐘至10分鐘。在釋放壓力之後，將鋼板及總成浸沒於冰水中以使樣本在小於20秒內自190℃冷卻至0℃。將光致變色樹脂膜與聚酯膜拉開。
部分B
將來自部分A之膜之一部分切割成5×5cm片段，且將其置放於 SF7型號5543器具之樣本固持器中。固持器之間的間隙為1吋。在20℃至22℃及40%至65%相對濕度之條件下以10毫米/分鐘之速率將樣本展延至4×(101.5mm)。在展延之後，1吋膜經展示為約略被展延至3.5吋。遵循此程序來製造兩個膜(膜1及膜2)。
部分C
將膜1置放於可購自McMaster Car的具有3.3mm之厚度及50.86mm之直徑的2個熔合矽石板之間，且將該等板用帶子捆在一起。膜1為由清晰至線性偏光器。對於由清晰至圓偏光器，將1個熔合矽石板置放於PS-100偏光計中。將自Alight所獲得之波長板(具有140+/- 10nm延遲)添加至熔合矽石板，且將其定向於交叉偏光器之間以得到指示光軸係沿著相同於2個線性偏光器透射軸線之方向的方向的零位置。在波長板之頂部上添加膜2且將其獨立地定向，直至觀察到最大光強度為止。在此位置中，膜2之定向係使得膜透射軸線為波長板之快光軸與慢光軸之間的45度。將第二熔合矽石碟置放於此等膜之頂部上，且將整個堆疊用帶子捆在一起。膜2至波長板之快軸與慢軸之間的45度的配向據估計為45+/- 3度。
利用線性偏光器及圓偏光器的UV活化樣本之視覺檢查展示：膜1為由清晰至線性偏光器，且膜2與波長板之堆疊表現由清晰至圓偏光。
步驟5-樣本測試
使用光學工作台來量測膜之光學性質，且在針對由清晰至偏光性質及由清晰至圓偏光性質進行測試時導出該等膜中之每一者之吸收比。在測試之前，在距由Spectronics Corp所供應的一組四個UV管BLE-7900B達15公分(cm)之距離處，將該等樣本中之每一者曝露至活化輻射(UVA)持續10分鐘，且接著在40℃下將其置放持續1小時。隨後，在距由General Electric所供應的一組四個UVless管F4OGO達15cm之距離處，將該等樣本曝露持續1小時，且最後將其固持於黑暗中持續1小時。此後，在(23℃±0.1℃)下將展延型膜總成置放於光學工作台上之溫度控制氣室中。使活化光源(Newport/Oriel型號67005300瓦特氙弧光燈外殼、69911電源供應器及68945數位曝光控制器，68945數位曝光控制器裝配有在資料收集期間瞬間地關閉以使得雜散光將不干擾資料收集過程的Uniblitz VS25(具有VMM-D4快門驅動器)高速電腦控制快門、移除短波長輻射之Schott 3mm KG-2帶通濾光器、用於強度衰減之中性密度濾光器及用於光束準直之聚光透鏡)以30°至35°入射角指向單位總成之展延型膜側而非波長板側之表面。
以垂直於單位總成之表面的方式來定位用於監視回應量測之寬頻帶光源。藉由利用劈端型分叉光纖電纜來收集及組合來自100瓦特鎢絲鹵素燈(受Lambda UP60-14恆定電壓電源供應器控制)的經單獨濾光之光而獲得較短可見光波長之增加信號。利用Schott KG1濾光器而對來自鎢絲鹵素燈之一側的光進行濾光以吸收熱，且利用Hoya B-440濾光器而對其進行濾光以允許較短波長通過。利用Schott KG1濾光器而對另一側之光進行濾光或不對其進行濾光。藉由將來自燈之每一側的光聚焦至劈端型分叉光纖電纜之單獨端上且隨後將其組合至自電纜之單端顯露的一個光源中來收集光。將4"光管附接至電纜之單端以確保適當混合。
藉由使來自電纜之單端的光傳遞通過固持於電腦驅動之電動旋轉平台(來自Polytech,PI之型號M-061-PD)中之Moxtek、Proflux偏光器來達成光源之偏光。設定監視光束，使得一偏光平面(0°)垂直於光學工作台之平面且第二偏光平面(90°)平行於光學工作台之平面。
藉由將偏光樣本配向以尋找交叉偏光器之間的零強度來實現偏光樣本之配向。在UV活化之前，如下將膜1與膜2配向。在0度偏光方向及90度偏光方向兩者上收集電暗光譜、參考光譜及暗光譜。將膜1置放於光束路徑中，且藉由將光束導引鏡面及第二MG偏光器(與Moxtek偏光器交叉)平移至光束路徑中來指引雷射(以635nm為中心之相干超低雜訊二極體雷射模組)通過交叉偏光器及樣本。使樣本以3度步長旋轉直至120度以尋找計數中之最小值。接著，使樣本圍繞此最小值以0.1度步長旋轉+/- 5度，以將樣本之配向方向定位至+/- 0.1度。現在將樣本配向成垂直或水平。切斷雷射，將雷射指引鏡面及MG偏光器自光徑移除。
為了進行由清晰至線性量測，將單位總成曝露至來自活化光源的6.7W/m2之UVA持續15分鐘以使光致變色-二向色染料活化。在測試之前使用具有偵測器系統(型號SED033偵測器、B濾光器及擴散器)之國際光研究輻射計(型號IL-1700)來驗證曝光。接著使來自監視源之光(其經偏光至0°偏光平面)傳遞通過經塗布樣本且將其聚焦於1"累計球上，該累計球係使用單功能光纖電纜而連接至Ocean Optics 2000光譜光度計。使用Ocean Optics OOIBase32及OOIColor軟體以及PPG適當軟體來收集在傳遞通過樣本之後的光譜資訊。當使光致變色-二向色染料活化時，使Moxtek偏光器之位置來回地旋轉以將來自監視光源之光偏光至90°偏光平面且返回。在活化期間以5秒間隔且在衰退期間每隔3秒收集資料持續大致15分鐘。對於每一測試，調整偏光器之旋轉以按以下偏光平面序列來收集資料：0°、90°、90°、0°等等。
獲得吸收光譜，且針對每一單位總成使用Igor Pro軟體(可購自WaveMetrics)來分析吸收光譜。藉由減去在所測試之每一波長下單位總成之0時間(亦即，未活化)吸收量測來計算在每一單位總成之每一偏光方向上吸收率之改變。因為將多個光致變色化合物用於展延型膜中，所以收集亮光回應量測。在針對每一單位總成之活化概況之亮光區域(其中光致變色回應係飽和的或近飽和的)(亦即，所量測之吸收率不增加或不隨時間而顯著地增加的區域)中，藉由將此區域中在每一時間間隔下之吸收率進行平均化來獲得平均吸收率值。針對0°及90°偏光來提取對應於λmax-vis+/- 5nm之預定波長範圍內的平均吸收率值，且藉由將較大平均吸收率除以小平均吸收率來計算此範圍內每一波長之吸收比。對於所提取之每一波長，將5至100個資料點進行平均化。接著藉由將此等個別吸收比進行平均化來計算光致變色-二向色染料之平均吸收比。接著藉由將此等個別吸收比進行平均化來計算樣本之平均吸收比。
下文報告結果，其中第一衰退半生期(「T1/2」)值為使樣本中之光致變色-二向色染料之活化形式之ΔOD在移除活化光源之後達到在73.4℉(23℃)下之最大ΔOD之一半的以秒為單位之時間間隔。第二衰退半生期(「第二T1/2」)值為使樣本中之光致變色-二向色染料之活化形式之ΔOD在移除活化光源之後達到在73.4℉(23℃)下之最大ΔOD之四分之一的以秒為單位之時間間隔。
對於每一樣本，將上文所描述之程序執行至少兩次。下文所報告之結果係針對作為實例1A之獨自的展延型膜及作為實例1B之展延型膜與1/4波長板。平均線性吸收比(Av. Lin. Abs. Ratio)之表列值表示自該等執行所獲得之結果的平均值。由清晰至線性偏光測試之結果被呈現於下文之表1中。
以相同於由清晰至線性研究之方式的方式進行由清晰至圓偏光研究，惟下文所描述之修改除外。將Moxtek偏光器在PI旋轉平台上移動至膜總成之相反側。為了進行圓偏光量測，需要使圓偏光器面向彼此，使得四分之一波長板面向彼此。為了將系統配向，將已知MG偏光器置放於單位總成之前的位置中，將其以0度進行定向以用於雷射光(相干超低雜訊雷射二極體模組-635nm)之最大透射。接著使Moxtek偏光器在平台上旋轉以達成零位置。將四分之一波長板(來自Melles Griot)添加至光徑，正好在Moxtek偏光器之前。使四分之一波長板(安裝於來自Opto-Sigma之測角計上，測角計具有遠離頂板76mm之旋轉中心點：此總成安裝於來自Melles Griot的1.5吋阻尼桿(damped rod)上)旋轉以達成雷射之零信號。此確保四分之一波長板之快軸或慢軸與Moxtek偏光器透射方向配向。
緊接著，使Moxtek偏光器旋轉45度且移除MG偏光器。Moxtek偏光器現在平分MG四分之一波長板之快軸及慢軸且產生左手圓偏光或右手圓偏光。藉由使Moxtek偏光器旋轉+/- 90度(或者，將MG四分之一波長板之快軸及慢軸自快軸至慢軸且接著自慢軸至快軸平分)來收集左手圓偏光及右手圓偏光兩者之電暗光譜、參考光譜及暗參考光譜。
藉由所收集之參考光譜，將樣本插入至溫度控制氣室中。使Moxtek偏光器旋轉45度以變得水平，且將MG偏光器(在0度下)置放於光束路徑中以產生交叉偏光器組態。將單位總成置放於光束路徑中，且指引雷射通過交叉偏光器及樣本。使樣本以3度步長旋轉直至120度以尋找計數中之最小值。接著，使樣本圍繞此最小值以0.1度步長旋轉+/- 5度，以將樣本之配向方向定位至+/- 0.1度。現在將樣本配向成垂直或水平。切斷雷射，將雷射指引鏡面及MG偏光器自光徑移除，且使Moxtek偏光器旋轉45度以再次平分MG四分之一波長板。
如前所述進行資料獲取(120秒延緩、在5秒間隔之資料收集下之15分鐘活化、在3秒間隔下之30分鐘衰退或至第二半生期)。在整個資料收集中使Moxtek偏光器旋轉+/- 90度。因為Moxtek偏光器之透射軸線平分四分之一波長板(MG)，所以Moxtek偏光器之旋轉係自平分快-慢軸進行至平分慢-快軸，此在一定向上產生右手圓偏光且在另一定向上產生左手圓偏光。
量測展延型膜與四分之一波長板為基本上相同過程，惟藉由使用1.0及0.5ND濾光器來減少雷射光強度除外。針對獨自的展延型膜之由清晰至圓偏光研究之結果被包括以作為實例1C，且針對展延型膜與1/4波長板之由清晰至圓偏光研究之結果被包括以作為實例1D，且在下文中將該等結果列出於表2中。
在表2中，由清晰至圓偏光樣本1D展示2.38之平均圓吸收率(Av. Cir. Abs.)比，而由線性清晰至偏光樣本1C展示1.0之平均圓吸收率比。線性偏光器不與圓偏光器「交叉」，其限制條件為：ID展現由清晰至圓偏光。
應理解，當前描述說明與本發明之清晰理解有關的本發明之態樣。尚未呈現對於一般熟習此項技術者將顯而易見且因此將不有助於本發明之更好理解的本發明之特定態樣，以便簡化當前描述。雖然已結合特定實施例而描述本發明，但本發明不限於所揭示之特定實施例，而是意欲涵蓋在如藉由附加申請專利範圍所界定的本發明之精神及範疇內的修改。
10．．．平均差吸收光譜
11．．．平均吸收光譜
14．．．預定波長範圍
210．．．光學基板之表面
212．．．光學基板
214．．．透明模具之表面
215．．．墊片或隔片
216．．．透明模具
217．．．模塑區域
218．．．液晶材料
圖1展示針對本文中所揭示之各種實施例之塗層所獲得的兩個平均差吸收光譜；及
圖2為本文中所揭示之一非限制性實施例之包塑成型總成的示意性橫截面圖。
10．．．平均差吸收光譜
11．．．平均吸收光譜
14．．．預定波長範圍

Claims (40)

  1. 一種光學元件，其包含：(a)光致變色線性偏光元件，其包含：(i)基板；及(ii)連接至該基板之至少一塗層，該塗層具有第一吸收狀態及第二吸收狀態，且可操作以回應光化輻射而自該第一吸收狀態切換至該第二吸收狀態、回應光化輻射及/或熱能而復原回至該第一吸收狀態，且在該第一吸收狀態及/或該第二吸收狀態中對透射輻射進行線性偏光；其中該塗層(ii)包含在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比的至少部分經配向可逆性光致變色-二向色材料；及(b)連接至該光致變色線性偏光元件(a)的包含聚合塗層或聚合薄片之至少一雙折射層，該雙折射層可操作以對透射輻射進行圓偏光或橢圓偏光，其中該光致變色-二向色材料包含：(a)選自哌喃、噁嗪及俘精酸酐之至少一光致變色基團(PC)；及(b)附接至該至少一光致變色基團且藉由下式表示之至少一加長劑L：-[S1]c-[Q1-[S2]d]d'-[Q2-[S3]e]e'-[Q3-[S4]f]f'-S5-P其中：(i)各Q1、Q2及Q3在每次出現時係獨立地選自：二價基團，其係選自：未經取代或經取代之芳族基、未經取 代或經取代之脂環基、未經取代或經取代之雜環基，及其混合物，其中取代基係選自：藉由P表示之基團、液晶原、鹵素、聚(C1-C18烷氧基)、C1-C18烷氧基羰基、C1-C18烷基羰基、C1-C18烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、全氟(C1-C18)烷氧基、全氟(C1-C18)烷氧基羰基、全氟(C1-C18)烷基羰基、全氟(C1-C18)烷基胺基、二-(全氟(C1-C18)烷基)胺基、全氟(C1-C18)烷基硫基、C1-C18烷基硫基、C1-C18乙醯基、C3-C10環烷基、C3-C10環烷氧基、經氰基、鹵基或C1-C18烷氧基單取代或經鹵基多取代之直鏈或分支鏈C1-C18烷基，及包含以下各式中之一者的基團：-M(T)(t-1)及-M(OT)(t-1)，其中M係選自鋁、銻、鉭、鈦、鋯及矽，T係選自有機官能基、有機官能烴基、脂族烴基及芳族烴基，且t為M之價數；(ii)c、d、e及f各自係獨立地選自在1至20(包括1及20)之範圍內的整數；且各S1、S2、S3、S4及S5在每次出現時係獨立地選自間隔基單元，該間隔基單元係選自：(A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-、-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在每次出現時係獨立地選自1至20；h為選自1至16(包括1及16)之整數；(B)-N(Z)-、-C(Z)=C(Z)-、-C(Z)=N-、-C(Z')-C(Z')-或單鍵，其中Z在每次出現時係獨立地選自氫、C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基，且Z'在每次出現時係獨立地選自C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基；及(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、 -S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直鏈或分支鏈C1-C24伸烷基殘基，該C1-C24伸烷基殘基未經取代、經氰基或鹵基單取代，或經鹵基多取代；其限制條件為：當將包含雜原子之兩個間隔基單元鍵聯在一起時，該等間隔基單元經鍵聯成使得雜原子彼此不直接鍵聯，且當分別將S1及S5鍵聯至PC及P時，其經鍵聯成使得兩個雜原子彼此不直接鍵聯；(iii)P係選自：羥基、胺基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、疊氮基、矽烷基、矽烷氧基、氫化矽烷、(四氫-2H-哌喃-2-基)氧基、硫基、異氰酸酯基、硫基異氰酸酯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、2-(丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、2-(甲基丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、環氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基、胺基羰基、C1-C18烷基胺基羰基、胺基羰基(C1-C18)烷基、C1-C18烷氧基羰氧基、鹵基羰基、氫、芳基、羥基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基胺基、二-(C1-C18)烷基胺基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、伸乙基、丙烯醯基、丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、2-氯丙烯醯基、2-苯基丙烯醯基、丙烯醯氧基苯基、2-氯丙烯醯基胺基、2-苯基丙烯醯基胺基羰基、氧 雜環丁烷基、縮水甘油基、氰基、異氰酸酯基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯醚、乙烯酯、苯乙烯衍生物、主鏈及側鏈液晶聚合物、矽氧烷衍生物、伸乙亞胺衍生物、順丁烯二酸衍生物、反丁烯二酸衍生物、未經取代之肉桂酸衍生物、經甲基、甲氧基、氰基及鹵素中之至少一者取代之肉桂酸衍生物，或選自甾類基團、萜類基團、生物鹼基團及其混合物的經取代或未經取代之對掌性或非對掌性單價或二價基團，其中該等取代基係獨立地選自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基、C3-C10環烷基、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為具有2至4個反應性基團之結構，或P為未經取代或經取代之開環複分解聚合前驅體；(iv)d'、e'及f'各自係獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少1。
  2. 如請求項1之光學元件，其進一步包含連接至該基板之至少一部分的具有至少第一整體方向之至少一定向設施。
  3. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)包含兩種或兩種以上至少部分經配向可逆性光致變色-二向色材料，其中該等光致變色-二向色材料具有互補吸收光譜及/或互補線性偏光狀態。
  4. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)包含至少一自組裝材料。
  5. 如請求項4之光學元件，其中該自組裝材料係選自液晶材料、嵌段共聚物及其混合物。
  6. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)進一步包含相分離型聚合物，該相分離型聚合物包含至少部分有序基質相及至少部分有序客體相，其中該客體相包含與該客體相至少部分地配向之可逆性光致變色-二向色化合物。
  7. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)進一步包含互穿聚合物網絡，該互穿聚合物網絡包含至少部分有序各向異性材料及聚合材料，其中該各向異性材料包含與該各向異性材料至少部分地配向之可逆性光致變色-二向色化合物。
  8. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)包含具有如下有序區域之塗層：具有第一整體方向之第一有序區域，及鄰近於該第一有序區域之至少一第二有序區域，該至少一第二有序區域具有第二整體方向，該第二整體方向係相同於或不同於該第一整體方向，以便在該塗層中形成所要圖案。
  9. 如請求項1之光學元件，其中該塗層(ii)經調適以回應光化輻射而自第一狀態轉變至第二狀態，且在至少該第二狀態中對透射輻射進行線性偏光。
  10. 如請求項1或2之光學元件，其中該塗層(ii)進一步包含至少一添加劑，該至少一添加劑係選自染料、配向促進劑、動力學增強添加劑、光引發劑、熱引發劑、聚合抑制劑、溶劑、光穩定劑、熱穩定劑、脫模劑、流變控制 劑、調平劑、自由基清除劑、凝膠劑及黏著促進劑。
  11. 如請求項1之光學元件，其進一步包含至少一額外至少部分塗層，該至少一額外至少部分塗層係選自光致變色塗層、抗反射塗層、線性偏光塗層、過渡塗層、底塗層、黏著性塗層、鏡射塗層及保護塗層。
  12. 如請求項1之光學元件，其中該雙折射層(b)包含具有如下有序區域之層：具有第一整體方向之第一有序區域，及鄰近於該第一有序區域之至少一第二有序區域，該至少一第二有序區域具有第二整體方向，該第二整體方向係相同於或不同於該第一整體方向，以便在該層中形成所要圖案。
  13. 如請求項1之光學元件，其中該雙折射層(b)包含選自自組裝材料及膜形成材料之聚合塗層。
  14. 如請求項1之光學元件，其中該雙折射層(b)包含聚合薄片，該聚合薄片包含自組裝材料、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多環烯烴、聚胺基甲酸酯、聚(脲)胺基甲酸酯、聚硫胺基甲酸酯、聚硫(脲)胺基甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙酯)、乙酸纖維素、二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、聚烯烴、聚伸烷基-乙酸乙烯酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯甲醛)、聚(乙烯基縮乙醛)、聚(氯亞乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚酯、聚碸、聚烯烴、其共聚物，及/或其混合物。
  15. 如請求項1之光學元件，其中該雙折射層(b)包含四分之 一波長板。
  16. 如請求項1之光學元件，其中該光學元件包含眼科元件、顯示元件、窗、鏡面、封裝材料，及/或主動及被動液晶單位元件及裝置。
  17. 如請求項16之光學元件，其中該眼科元件包含校正透鏡、非校正透鏡、隱形眼鏡、人工晶狀體、放大透鏡、保護透鏡，或護目鏡。
  18. 如請求項16之光學元件，其中該顯示元件包含螢幕、監視器，及安全元件。
  19. 如請求項1之光學元件，其中該基板係由有機材料、無機材料或其組合形成。
  20. 如請求項19之光學元件，其中該基板係至少半透明。
  21. 如請求項20之光學元件，其中該光學元件係連接至顯示元件。
  22. 一種複合光學元件，其包含：(a)至少一光致變色線性偏光元件，其包含：(i)至少部分有序聚合薄片；及(ii)可逆性光致變色-二向色材料，其係與該聚合薄片至少部分地配向且在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比；及(b)連接至該光致變色線性偏光元件(a)的包含聚合塗層或聚合薄片之至少一雙折射層，其中該複合光學元件可操作以對透射輻射進行圓偏光或橢圓偏光，其中該光致變色-二向色材料包含： (a)選自哌喃、噁嗪及俘精酸酐之至少一光致變色基團(PC)；及(b)附接至該至少一光致變色基團且藉由下式表示之至少一加長劑L：-[S1]c-[Q1-[S2]d]d'-[Q2-[S3]e]e'-[Q3-[S4]f]f'-S5-P其中：(i)各Q1、Q2及Q3在每次出現時係獨立地選自：二價基團，其係選自：未經取代或經取代之芳族基、未經取代或經取代之脂環基、未經取代或經取代之雜環基，及其混合物，其中取代基係選自：藉由P表示之基團、液晶原、鹵素、聚(C1-C18烷氧基)、C1-C18烷氧基羰基、C1-C18烷基羰基、C1-C18烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、全氟(C1-C18)烷氧基、全氟(C1-C18)烷氧基羰基、全氟(C1-C18)烷基羰基、全氟(C1-C18)烷基胺基、二-(全氟(C1-C18)烷基)胺基、全氟(C1-C18)烷基硫基、C1-C18烷基硫基、C1-C18乙醯基、C3-C10環烷基、C3-C10環烷氧基、經氰基、鹵基或C1-C18烷氧基單取代或經鹵基多取代之直鏈或分支鏈C1-C18烷基，及包含以下各式中之一者的基團：-M(T)(t-1)及-M(OT)(t-1)，其中M係選自鋁、銻、鉭、鈦、鋯及矽，T係選自有機官能基、有機官能烴基、脂族烴基及芳族烴基，且t為M之價數；(ii)c、d、e及f各自係獨立地選自在1至20(包括1及20)之範圍內的整數；且各S1、S2、S3、S4及S5在每次出現時係獨立地選自間隔基單元，該間隔基單元係選自： (A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-、-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在每次出現時係獨立地選自1至20；h為選自1至16(包括1及16)之整數；(B)-N(Z)-、-C(Z)=C(Z)-、-C(Z)=N-、-C(Z')-C(Z')-或單鍵，其中Z在每次出現時係獨立地選自氫、C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基，且Z'在每次出現時係獨立地選自C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基；及(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直鏈或分支鏈C1-C24伸烷基殘基，該C1-C24伸烷基殘基未經取代、經氰基或鹵基單取代，或經鹵基多取代；其限制條件為：當將包含雜原子之兩個間隔基單元鍵聯在一起時，該等間隔基單元經鍵聯成使得雜原子彼此不直接鍵聯，且當分別將S1及S5鍵聯至PC及P時，其經鍵聯成使得兩個雜原子彼此不直接鍵聯；(iii)P係選自：羥基、胺基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、疊氮基、矽烷基、矽烷氧基、氫化矽烷、(四氫-2H-哌喃-2-基)氧基、硫基、異氰酸酯基、硫基異氰酸酯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、2-(丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、2-(甲基丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、氫丙啶基、烯丙氧基羰氧基、環氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基、胺基羰基、C1-C18烷基胺基羰基、胺基羰基(C1-C18)烷基、C1-C18烷氧基羰氧基、鹵基羰基、氫、芳基、羥基(C1-C18)烷基、C1-C18烷 基、C1-C18烷氧基、胺基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基胺基、二-(C1-C18)烷基胺基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、伸乙基、丙烯醯基、丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、2-氯丙烯醯基、2-苯基丙烯醯基、丙烯醯氧基苯基、2-氯丙烯醯基胺基、2-苯基丙烯醯基胺基羰基、氧雜環丁烷基、縮水甘油基、氰基、異氰酸酯基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯醚、乙烯酯、苯乙烯衍生物、主鏈及側鏈液晶聚合物、矽氧烷衍生物、伸乙亞胺衍生物、順丁烯二酸衍生物、反丁烯二酸衍生物、未經取代之肉桂酸衍生物、經甲基、甲氧基、氰基及鹵素中之至少一者取代之肉桂酸衍生物，或選自甾類基團、萜類基團、生物鹼基團及其混合物的經取代或未經取代之對掌性或非對掌性單價或二價基團，其中該等取代基係獨立地選自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基、C3-C10環烷基、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為具有2至4個反應性基團之結構，或P為未經取代或經取代之開環複分解聚合前驅體；(iv)d'、e'及f'各自係獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少1。
  23. 如請求項22之複合光學元件，其中該光致變色-二向色材 料係選自：(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]哌喃；(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羥乙基)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]哌喃；(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基-苯胺甲醯基)-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]哌喃；(4)3-苯基-3-(4-([1,4']雙哌啶基-1'-基)苯基)-13,13-二甲基-6-甲氧基-7-([1,4']雙哌啶基-1'-基)茚并[2',3'：3,4]萘并[1,2-b]哌喃；(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-己基苯甲醯氧基)-哌啶-1-基)茚并[2',3'：3,4]萘并[1,2-b]哌喃；(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-聯二苯-4-羰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2',3'：3,4]萘并[1,2-b]哌喃。
  24. 如請求項22之光學元件，其中該聚合薄片包含自組裝材料、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多環烯烴、聚胺基甲酸酯、聚(脲)胺基甲酸酯、聚硫胺基甲酸酯、聚硫(脲)胺基甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙酯)、乙酸纖維素、二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、聚烯烴、聚伸烷基-乙酸 乙烯酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(乙烯甲醛)、聚(乙烯基縮乙醛)、聚(氯亞乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚酯、聚碸、聚烯烴、其共聚物，及/或其混合物。
  25. 如請求項22之複合光學元件，其中該聚合薄片(i)係選自展延型聚合物薄片、至少部分有序液晶聚合物薄片，及光定向型聚合物薄片。
  26. 如請求項22之複合光學元件，其中該聚合薄片(i)包含具有如下有序區域之薄片：具有第一整體方向之第一有序區域，及鄰近於該第一有序區域之至少一第二有序區域，該至少一第二有序區域具有第二整體方向，該第二整體方向係相同於或不同於該第一整體方向，以便在該薄片中形成所要圖案。
  27. 如請求項22之複合光學元件，其中該光致變色線性偏光元件經調適以回應於光化輻射而自第一狀態轉變至第二狀態，且在至少該第二狀態中對透射輻射進行線性偏光。
  28. 如請求項22之複合光學元件，其中該雙折射層(b)包含四分之一波長板。
  29. 如請求項22之複合光學元件，其中該雙折射層(b)包含選自自組裝材料及膜形成材料之聚合塗層。
  30. 如請求項22之複合光學元件，其中該雙折射層(b)包含聚合薄片，該聚合薄片包含自組裝材料、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯、多環烯烴、聚胺基 甲酸酯、聚(脲)胺基甲酸酯、聚硫胺基甲酸酯、聚硫(脲)胺基甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙酯)、乙酸纖維素、二乙酸纖維素、三乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、伸烷基-乙酸乙烯酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(氯亞乙烯)、聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚酯、聚碸、聚烯烴、其共聚物，及/或其混合物；(b)包含聚合組合物。
  31. 如請求項22之複合光學元件，其中該雙折射層(b)包含具有如下有序區域之層：具有第一整體方向之第一有序區域，及鄰近於該第一有序區域之至少一第二有序區域，該至少一第二有序區域具有第二整體方向，該第二整體方向係相同於或不同於該第一整體方向，以便在該層中形成所要圖案。
  32. 如請求項22之複合光學元件，其進一步包含由有機材料、無機材料或其組合形成之基板。
  33. 如請求項32之複合光學元件，其中該基板係至少半透明的。
  34. 如請求項32之複合光學元件，其中該基板包含未染色基板、染色基板、光致變色基板、染色光致變色基板，及線性偏光基板。
  35. 如請求項22之複合光學元件，其中該光學元件包含眼科元件、顯示元件、窗、鏡面、封裝材料，及/或主動及被動液晶單位元件及裝置。
  36. 如請求項35之複合光學元件，其中該眼科元件包含校正透鏡、非校正透鏡、隱形眼鏡、人工晶狀體、放大透鏡、保護透鏡，或護目鏡。
  37. 如請求項35之複合光學元件，其中該顯示元件包含螢幕、監視器，及安全元件。
  38. 如請求項22之複合光學元件，其係連接至顯示元件。
  39. 如請求項38之複合光學元件，其進一步包含至少一額外至少部分塗層，該至少一額外至少部分塗層係選自光致變色塗層、抗反射塗層、線性偏光塗層、過渡塗層、底塗層、黏著性塗層、鏡射塗層及保護塗層。
  40. 一種光學元件，其包含連接至基板之圓偏光器，該基板包含用於感光產品之封裝材料，其中該圓偏光器包含四分之一波長延遲器與線性偏光塗層或至少部分有序聚合薄片之總成，該至少部分有序聚合薄片包含在活化狀態中具有至少1.5之平均吸收比的至少部分經配向可逆性光致變色-二向色材料，其中該光致變色-二向色材料包含：(a)選自哌喃、噁嗪及俘精酸酐之至少一光致變色基團(PC)；及(b)附接至該至少一光致變色基團且藉由下式表示之至少一加長劑L：-[S1]c-[Q1-[S2]d]d'-[Q2-[S3]e]e'-[Q3-[S4]f]f'-S5-P其中：(i)各Q1、Q2及Q3在每次出現時係獨立地選自：二價 基團，其係選自：未經取代或經取代之芳族基、未經取代或經取代之脂環基、未經取代或經取代之雜環基，及其混合物，其中取代基係選自：藉由P表示之基團、液晶原、鹵素、聚(C1-C18烷氧基)、C1-C18烷氧基羰基、C1-C18烷基羰基、C1-C18烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、全氟(C1-C18)烷氧基、全氟(C1-C18)烷氧基羰基、全氟(C1-C18)烷基羰基、全氟(C1-C18)烷基胺基、二-(全氟(C1-C18)烷基)胺基、全氟(C1-C18)烷基硫基、C1-C18烷基硫基、C1-C18乙醯基、C3-C10環烷基、C3-C10環烷氧基、經氰基、鹵基或C1-C18烷氧基單取代或經鹵基多取代之直鏈或分支鏈C1-C18烷基，及包含以下各式中之一者的基團：-M(T)(t-1)及-M(OT)(t-1)，其中M係選自鋁、銻、鉭、鈦、鋯及矽，T係選自有機官能基、有機官能烴基、脂族烴基及芳族烴基，且t為M之價數；(ii)c、d、e及f各自係獨立地選自在1至20(包括1及20)之範圍內的整數；且各S1、S2、S3、S4及S5在每次出現時係獨立地選自間隔基單元，該間隔基單元係選自：(A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-、-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在每次出現時係獨立地選自1至20；h為選自1至16(包括1及16)之整數；(B)-N(Z)-、-C(Z)=C(Z)-、-C(Z)=N-、-C(Z')-C(Z')-或單鍵，其中Z在每次出現時係獨立地選自氫、C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基，且Z'在每次出現時係獨立地選自C1-C18烷基、C3-C10環烷基及芳基；及 (C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直鏈或分支鏈C1-C24伸烷基殘基，該C1-C24伸烷基殘基未經取代、經氰基或鹵基單取代，或經鹵基多取代；其限制條件為：當將包含雜原子之兩個間隔基單元鍵聯在一起時，該等間隔基單元經鍵聯成使得雜原子彼此不直接鍵聯，且當分別將S1及S5鍵聯至PC及P時，其經鍵聯成使得兩個雜原子彼此不直接鍵聯；(iii)P係選自：羥基、胺基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、疊氮基、矽烷基、矽烷氧基、氫化矽烷、(四氫-2H-哌喃-2-基)氧基、硫基、異氰酸酯基、硫基異氰酸酯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、2-(丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、2-(甲基丙烯醯氧基)乙基胺甲醯基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、環氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯醯基胺基、甲基丙烯醯基胺基、胺基羰基、C1-C18烷基胺基羰基、胺基羰基(C1-C18)烷基、C1-C18烷氧基羰氧基、鹵基羰基、氫、芳基、羥基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基胺基、二-(C1-C18)烷基胺基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、伸乙基、丙烯醯基、丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯醯氧基(C1-C18)烷基、2-氯丙烯醯基、2-苯基丙烯醯基、丙烯醯氧基苯 基、2-氯丙烯醯基胺基、2-苯基丙烯醯基胺基羰基、氧雜環丁烷基、縮水甘油基、氰基、異氰酸酯基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯醚、乙烯酯、苯乙烯衍生物、主鏈及側鏈液晶聚合物、矽氧烷衍生物、伸乙亞胺衍生物、順丁烯二酸衍生物、反丁烯二酸衍生物、未經取代之肉桂酸衍生物、經甲基、甲氧基、氰基及鹵素中之至少一者取代之肉桂酸衍生物，或選自甾類基團、萜類基團、生物鹼基團及其混合物的經取代或未經取代之對掌性或非對掌性單價或二價基團，其中該等取代基係獨立地選自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、胺基、C3-C10環烷基、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為具有2至4個反應性基團之結構，或P為未經取代或經取代之開環複分解聚合前驅體；(iv)d'、e'及f'各自係獨立地選自0、1、2、3及4，其限制條件為：d'+e'+f'之總和為至少1。
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