CN102264865A - 用于光学染料的配向机构 - Google Patents

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Abstract

本文公开的各种非限制性实施方案提供相分离性聚合物体系，其包括固化的聚合物液晶基体相和含至少一种光活性材料的客体相，其中客体相在固化过程中与基体相分离。还公开了包括该相分离性聚合物体系的光学元件，包括眼用元件和其它制品。还公开了形成液晶相分离性光活性聚合物体系的方法。

Description

用于光学染料的配向机构
相关申请的交叉引用
本申请是2004年5月17日提交的美国申请序列号10/846,603的部分继续申请，其要求2003年7月1日提交的美国临时申请序列号60/484,100的权益，所述文献的公开内容特此引用并入本文。关于联邦资助研究或开发的声明
不适用。
对序列表的引用
不适用。
背景技术
本文公开的各种非限制性实施方案涉及制造接合到光学基底的至少一部分上的用于光学染料的配向机构的方法。其它非限制性实施方案涉及包含用于光学染料的配向机构的光学元件，例如但不限于眼用元件。再其它非限制性实施方案涉及包含至少部分有序化的液晶材料的涂层或片材的用于光学染料的配向机构。
液晶分子由于它们的结构而能够排序或配向以呈现一个总体方向。本文关于材料或结构的排序或配向所用的术语“总体方向”是指该材料或结构的主要排列或取向。更具体地，由于液晶分子具有杆状或盘状结构、刚性长轴和强偶极，因此液晶分子可通过与外力或另一结构相互作用来排序或配向，以使各分子的长轴呈现总体上平行于公共轴的取向。例如，如果对含液晶分子的无序化流体混合物的液晶盒施加电场或磁场，则基本所有液晶分子的长轴可以相对于施加的场以一定方向排序。但是，一旦移除该场，分子会再次自己无规分布在流体混合物中。
也可以用取向表面使液晶分子配向。也就是说，可以将液晶分子施加到已例如通过摩擦、刻槽或光配向法取向的表面上，随后配向以使各液晶分子的长轴呈现总体上平行于该表面的总体取向方向的取向。
如上论述的用取向表面使液晶材料配向通常涉及在液晶材料熔点以上的温度下使液晶材料在该取向表面上保持一段时间以使液晶分子自配向。尽管配向所需的时间取决于若干因素，但一般而言，施加到取向表面上的液晶材料层越厚，将液晶材料完全配向所需的时间越长。此外，对一些厚的液晶材料层而言，不可以实现完全配向。
光致变色化合物、二色性化合物和光致变色-二色性化合物可引入涂层、基底或有机材料，例如聚合物涂层中。当光致变色化合物、二色性化合物和光致变色-二色性化合物经历从一种状态变成另一种时，该光致变色化合物、二色性化合物或光致变色-二色性化合物的分子可能经历从第一构象态到第二构象态的构象变化。除化合物的颜色和/或偏振能力的改变外，这种构象变化还可能造成该化合物占据的空间量的变化。但是，为使某些光致变色化合物、二色性化合物或光致变色-二色性化合物材料有效配向和/或从一种状态转变成另一状态，例如从澄清状态转变成有色状态、从有色状态转变成澄清状态、从非偏振状态转变成偏振状态和/或从偏振状态转变成非偏振状态，该光致变色化合物、二色性化合物或光致变色-二色性化合物必须在足够灵活的化学环境中以使该化合物在可接受的时间范围内以足以提供所需响应的速率从第一构象态转变成第二构象态。因此，需要新的聚合物材料以进一步发展光致变色、二色性和光致变色-二色性材料和制品。
发明内容
概述
本文公开的各种非限制性实施方案涉及制造用于光学染料的配向机构的方法和由其制成的配向机构。例如，一个非限制性实施方案提供在眼用基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，该方法包括在眼用基底的至少一部分上形成第一至少部分涂层，所述第一至少部分涂层包含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料；和在所述第一至少部分涂层的至少一部分上形成至少一个附加的至少部分涂层，所述至少一个附加的至少部分涂层包含具有与至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向的至少部分有序化的液晶材料。
本文公开的其它非限制性实施方案提供包含至少一种光活性材料，例如，光致变色化合物和光致变色-二色性化合物的聚合物体系。根据某些非限制性实施方案，这些聚合物体系可以是相分离性聚合物体系。在一个实施方案中，本公开内容提供相分离性聚合物体系，其包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相和含至少一种光活性材料和至少一种液晶材料的客体相。根据这些非限制性实施方案，在所述至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中所述客体相的至少一部分与所述基体相的至少一部分分离。所述至少一种光活性材料可选自光致变色化合物和光致变色-二色性化合物。在本文中详细描述了所述第一液晶单体和液晶材料的实例。
本公开内容的另一非限制性实施方案提供光学元件。根据这些非限制性实施方案，该光学元件包含基底和在基底表面的至少一部分上的至少部分层，其中该层包含液晶相分离体系。该液晶相分离体系包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相和含至少一种光活性材料和至少一种液晶材料的客体相。根据这些非限制性实施方案，该光活性材料选自光致变色化合物、二色性化合物和光致变色-二色性化合物。所述基体相的所述第一液晶单体和所述客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种包含具有式I所示结构的含介晶体的化合物：
Figure BPA00001392066400031
其中P、L、X、介晶体-1、“w”和“z”如本文中所述。根据这些非限制性实施方案，在至少所述第一液晶单体的聚合物残基的所述至少部分固化过程中至少一部分客体相与至少一部分基体相分离。
本公开内容的另外的非限制性实施方案提供制品。根据这些非限制性实施方案，该制品包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相和含至少一种光活性材料和至少一种第二液晶单体或其残基的客体相。根据这些非限制性实施方案，该光活性材料选自光致变色化合物和光致变色-二色性化合物。所述基体相的所述第一液晶单体和所述客体相的所述至少一种第二液晶单体中的至少一种包含至少一种具有式I所示结构的含介晶体的化合物，其中P、L、X、介晶体-1、“w”和“z”如本文中所述。根据这些非限制性实施方案，在至少所述第一液晶单体的聚合物残基聚合物残基的所述至少部分固化过程中至少一部分客体相与至少一部分基体相分离。
本公开内容的再其它非限制性实施方案提供形成液晶相分离性光致变色、二色性或光致变色-二色性聚合物体系的方法。根据具体的非限制性实施方案，该方法包括提供相分离性聚合物形成组合物，其包含含至少第一液晶单体的基体相形成材料、含至少一种液晶材料的客体相形成材料和至少一种选自光致变色化合物或光致变色-二色性化合物的光活性材料；使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的至少一部分和客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的所述至少部分有序化的部分具有第一总体方向，和客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的所述至少部分有序化部分具有与所述第一总体方向总体上平行的第二总体方向；通过聚合诱导的相分离或溶剂诱导的相分离使至少一部分所述客体相形成材料与至少一部分所述基体相形成材料分离，其中所述至少一种光活性材料选择性集中在客体相形成材料中；和至少部分固化至少一部分基体相形成材料以产生至少部分固化的基体相。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本文公开的各种非限制性实施方案，其中：
图1是根据本文公开的一个非限制性实施方案的重叠模塑组装件的示意性横截面视图；
图2和3是根据本文公开的各种非限制性实施方案的光学元件的示意性横截面视图；且
图4是根据本文公开的一个非限制性实施方案的配向机构的示意性顶面视图。
详述
本说明书和所附权利要求书中所用的冠词”一”、“该”包括复数对象，除非明确和无疑地局限于一个对象。
另外，对本说明书而言，除非另行指明，表达说明书中所用的成分的数量、反应条件和其它性质或参数的所有数值应理解为在所有情况下被措辞“大约”修饰。因此，除非另行指明，应理解的是，下列说明书和所附权利要求书中列举的数值参数是近似值。丝毫且不试图将等同原则的适用局限于权利要求书的范围，应根据所报道的有效位数和普通舍入技术的应用解读数值参数。
此外，尽管阐述本发明的宽范围的数值范围和参数如上所述是近似值，但实施例部分中列举的数值尽可能精确地报道。但是，应理解的是，这样的数值固有地含有由测量设备和/或测量技术造成的某些误差。
在本公开内容和所附权利要求书中，应该认识到，当在本文中使用标题或副标题，例如：(a)、(b)...；(1)、(2)...；(i)、(ii)...等提供可能的结构特征，例如取代基的列表时，仅为阅读方便提供这些标题或副标题，且无意限制或指示对特定结构特征或取代基的任何优选。
本公开内容参照各种示例性实施方案描述本发明的若干不同特征和方面。但是，要理解的是，本发明涵盖许多备选实施方案，其可通过以本领域技术人员会认为有用的任何组合方式组合本文所述的任何不同特征、方面和实施方案而实现。
本文公开的各种非限制性实施方案涉及使用一种或多种液晶材料制造用于光学染料的配向机构的方法。本文所用的术语“光学染料”是指可影响与其关联的物体的一种或多种光学性质的染料。例如，尽管在本文中是非限制性的，但光学染料可影响与其关联的涂层或基底的颜色、偏振、UV吸收和发射(例如荧光和磷光)性质中的一种或多种。可与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的光学染料包括多种有机染料、无机染料及其混合物。光学染料的非限制性实例包括固定色调染料以及二色和/或光致变色染料。
本文所用的术语“配向机构”是指可促进直接或间接暴露于该机构的至少一部分的一种或多种其它结构或材料的定位的结构。因此，根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构可用于促进光学染料的定位。更具体地，该光学染料可通过与该配向机构直接和/或间接相互作用来配向。本文所用的术语“配向”是指通过与另一材料、化合物或结构相互作用来达到合适的排列或定位。例如，尽管在本文中是非限制性的，但根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构可直接促进与该配向机构直接接触的光学染料的定位。或者，该配向机构可通过促进另一结构或材料，例如且不限于，与该光学染料接触的液晶材料涂层的定位来间接促进光学染料的定位。
尽管在本文中是非限制性的，但根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构可直接和/或间接促进光学各向异性的光学染料的定位。本文所用的术语“各向异性”是指具有至少一种在至少一个不同方向上测量时数值不同的性质。因此，光学各向异性染料具有至少一种在至少一个不同方向上测量时数值不同的光学性质。光学各向异性染料的一个非限制性实例是二色性染料。本文所用的术语“二色性”是指能比另一个更强地吸收至少透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一。本文所用的术语“线性偏振”是指将光波的电磁矢量的振动限制到一个方向。相应地，二色性染料能比另一个更强地吸收透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一，由此造成透过的辐射的线性偏振。但是，尽管二色性染料能优先吸收透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一，但如果二色性染料分子不配向，则不会实现透过的辐射的净线性偏振。也就是说，由于二色性染料分子的无规定位，被个体分子的选择性吸收可能相互抵消以致不会实现净或总体线性偏振效果。因此，通常必须将二色性染料分子配向以实现净线性偏振。根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构可用于促进光学各向异性染料，如二色性染料的定位，由此实现所需光学性质或效果。
此外，本文公开的各种非限制性实施方案提供在光学基底，例如，但不限于，眼用基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法。本文所用的术语“光学”是指与光和/或视力有关或相关联。本文所用的术语“眼用”是指与眼睛和视力有关或相关联。可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的光学基底的非限制性实例包括眼用基底和用在光学元件和器件中的基底。光学元件和器件的实例包括，但不限于，眼用光学显示器、窗和镜子。本文所用的术语“显示器”是指以文字、数字、符号、设计图或绘图形式的信息的可视呈现或可机读呈现。本文所用的术语“窗”是指适于允许辐射透过的孔。窗的非限制性实例包括汽车和飞机透明件、滤光片、光闸和光学开关。本文所用的术语“镜子”是指晶面反射大比例入射光的表面。
眼用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，其可以是分节或非分节多视透镜(例如但不限于，双焦点透镜、三焦点透镜和渐变透镜)以及用于矫正、保护或增强(美容方式或其它方式)视力的其它元件，包括但不限于，隐形眼镜、眼内透镜、放大透镜和防护透镜或护目镜。眼用基底的其它非限制性实例包括透镜、部分成型透镜和透镜坯。
适用于形成根据本文公开的各种非限制性实施方案的眼用基底的有机材料的非限制性实例包括，但不限于，可用作眼用基底的本领域公认的聚合物，例如，用于制备用于光学应用的光学透明铸塑件(如眼镜片)的有机光学树脂。可用于形成本文公开的眼用基底的有机材料的具体的非限制性实例包括聚合物材料，例如，由美国专利5,962,617和美国专利5,658,501的第15栏第28行到第16栏第17行中公开的单体和单体混合物制成的均聚物和共聚物，这些美国专利的公开内容明确地经此引用并入本文。例如，此类聚合物材料可以是热塑性或热固性聚合物材料，可以是透明或光学澄清的并可具有所需的任何折光指数。此类公开的单体和聚合物的非限制性实例包括：多元醇(碳酸烯丙酯)单体，例如二甘醇碳酸烯丙酯，如二乙二醇双(碳酸烯丙酯)，该单体由PPGIndustries，Inc.以商标CR-39出售；例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂的反应制成的聚脲-聚氨酯(聚脲氨基甲酸酯)聚合物，PPGIndustries，Inc.以商标TRIVEX出售的一种这样的聚合物的组合物；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化酚甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；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；聚硫代氨基甲酸乙酯；热塑性聚碳酸酯，如衍生自双酚A和光气的碳酸酯连接的树脂，一种这样的材料以商标LEXAN出售；聚酯，如以商标MYLAR出售的材料；聚(对苯二甲酸乙二酯)；聚乙烯醇缩丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，如以商标PLEXIGLAS出售的材料，和通过使多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体反应而制成的聚合物，要么是均聚的，要么是与多硫醇、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯和任选烯键式不饱和单体或含卤代芳族结构的乙烯基单体共聚和/或三元共聚的。还考虑此类单体的共聚物以及所述聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如以形成嵌段共聚物或互穿聚合物网络产品。
此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案的基底可以是未着色、着色、线性偏振、光致变色或着色的-光致变色基底。本文关于基底所用的术语“未着色”是指基本不含着色剂添加物(例如但不限于常规染料)并具有不响应光化辐射地显著改变的可见光辐射吸收光谱的基底。此外，本文关于基底所用的术语“着色”是指具有着色剂添加物(例如但不限于常规染料)并具有不响应光化辐射地显著改变的可见光辐射吸收光谱的基底。本文关于基底所用的术语“线性偏振”是指适于将辐射线性偏振的基底。
本文关于化合物和基底所用的术语“光致变色”是指具有响应至少光化辐射地改变的可见光辐射吸收光谱的化合物和基底。本文所用的术语“光化辐射”是指能造成响应的电磁辐射。光化辐射包括，例如但不限于，可见光和紫外线辐射。此外，本文关于基底所用的术语“着色的-光致变色”是指含有着色剂添加物以及光致变色材料并具有响应至少光化辐射地改变的可见光辐射吸收光谱的基底。例如，在一个非限制性实施方案中，该着色的-光致变色基底可具有该着色剂特有的第一颜色和当暴露在光化辐射下时该着色剂与光致变色材料的组合所特有的第二颜色。在本文的具体实施方案中还可以使用光致变色-二色性染料和化合物。本文所用的术语“光致变色-二色性”包括既有光致变色性质(即具有响应至少光化辐射地改变的可见光辐射吸收光谱)又有二色性性质(即能比另一个更强地吸收至少透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一)的材料。
现在将描述制造用于光学染料的配向机构的方法的各种非限制性实施方案。一个非限制性实施方案提供在眼用基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，该方法包括在眼用基底的至少一部分上形成包含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料的第一至少部分涂层，和之后在所述第一至少部分涂层的至少一部分上形成包含至少部分有序化的液晶材料的至少一个附加的至少部分涂层。此外，根据这种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料的所述至少部分有序化的部分可具有与所述第一至少部分涂层的所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向。如上所述，本文关于材料或结构的排序或配向所用的术语“总体方向”是指该材料、化合物或结构的主要排列或取向。此外，本领域技术人员会认识到，即使在材料或结构的排列内存在一定变化，只要该材料或结构具有至少一个主要排列，该材料或结构就可具有一个总体方向。此外，本文关于液晶材料总体方向所用的术语“第一”和“第二”不意于是指序数或指时间先后顺序，而是为了在指示本文中的各种总体方向时的清楚性而使用。
如本文所述，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层的所述至少部分有序化的液晶材料可具有至少第一总体方向。也就是说，所述至少部分有序化的液晶材料可以在整个该材料中具有一个主要方向，或其可包括具有不同总体方向的不同区域。例如，所述第一至少部分涂层的所述至少部分有序化的液晶材料可包括具有第一总体方向的第一区域和具有与所述第一总体方向不同的第二总体方向的与所述第一区域相邻的第二区域。此外，所述第一至少部分涂层的所述至少部分有序化的液晶材料可具有多个区域，其中每个区域具有与其余区域相同或不同的总体方向并一起形成图案或设计。如下文中更详细论述的那样，所述至少一个附加的至少部分涂层还可包括具有与所述第一至少部分涂层的总体方向总体上平行的总体方向并一起形成与所述第一至少部分涂层基本相同的图案或设计的多个区域。
本文所用的术语“涂层”是指可具有或不具有均一厚度的由可流动组合物得到的支撑型薄膜。此外，本文所用的术语“涂层”明确排除聚合物片材。本文所用的术语“片材”是指具有总体上均一的厚度并能自支撑的预成型薄膜。本文所用的术语“在...上”是指直接接合到物体(例如但不限于，基底或涂层)上或经由一个或多个其它涂层、片材或其它结构间接接合到物体上，或经由一个或多个其它涂层、片材或其它结构间接接合到物体上。
更具体地，根据各种非限制性实施方案，形成所述第一至少部分涂层可包括在眼用基底的至少一部分上施加液晶材料，使至少一部分所述液晶材料至少部分有序化以使得所述液晶材料的所述至少部分有序化的部分具有至少第一总体方向，和将所述至少部分有序化的液晶材料的至少一部分至少部分定形。
根据本文公开的各种非限制性实施方案将液晶材料施加到基底的至少一部分上的合适的方法包括，但不限于：旋涂、喷涂、喷涂和旋涂、幕涂、流涂、浸涂、注射成型、流延、辊涂、线涂、罩涂及其组合。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个具体的非限制性实施方案中，所述第一至少部分涂层的液晶材料可通过旋涂施加到眼用基底的至少一部分上，之后至少部分有序化。
本文所用的术语“排序”是指使达到合适的排列或位置，如通过用另一结构或材料配向或通过某种其它的力或作用。因此，本文所用的术语“排序”涵盖使材料有序化的接触方法(如用另一结构或材料配向)和使材料有序化的非接触方法(如通过暴露在外力或作用下)。术语“排序”还涵盖接触和非接触方法的组合。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的使液晶材料至少部分有序化的方法的非限制性实例包括使所述液晶材料的至少一部分暴露在下列至少之一下：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力。除了使液晶材料至少部分有序化的上述方法外，如下文更详细论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的液晶材料可以通过用另一材料或结构，如取向机构将所述液晶材料的所述至少一部分配向来至少部分有序化。
在一个非限制性实施方案中，所述第一至少部分涂层的液晶材料通过使所述液晶材料的至少一部分暴露在剪切力下来至少部分有序化。例如，尽管在本文中是非限制性的，根据这种非限制性实施方案，在其表面的至少一部分上采用液晶材料的光学或眼用基底可置于离心机中，该离心机可以旋转以使该基底在离心机的周边来回移动且该液晶材料相对于基底表面流动。
另外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，使所述第一至少部分涂层的液晶材料的至少一部分至少部分有序化的过程可与将该液晶材料施加到基底的至少一部分上的过程基本同时进行，或其可以在将该液晶材料施加到基底上后进行。例如，在其中施加液晶材料的过程和使液晶材料的至少一部分至少部分有序化的过程基本同时进行的一个非限制性实施方案中，可以使用可将剪切力引入液晶材料的至少一部分的施加技术，将该液晶材料施加到眼用基底的至少一个表面的至少一部分上，由此使该液晶材料的分子的长轴沿总体上平行于施加过程中的剪切力方向的总体方向有序化。例如，尽管在本文中是非限制性的，可以将所述第一至少部分涂层的液晶材料幕涂到眼用基底的至少一个表面的至少一部分上，以便由于眼用基底表面相对于所施加的液晶材料的相对运动而将剪切力引入该液晶材料。该剪切力可以使液晶材料分子的至少一部分有序化以使该液晶分子的长轴具有与眼用基底的运动方向总体上平行的总体方向。
在其中使液晶材料的至少一部分至少部分有序化之前施加所述第一至少部分涂层的液晶材料的另一非限制性实施方案中，可以例如通过旋涂施加该液晶材料，并之后，可以使该液晶材料至少部分有序化。例如，可通过使液晶材料的至少一部分暴露在磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和/或剪切力下来使该液晶材料至少部分有序化。另外或另选，液晶材料的至少一部分可通过如本文下文更详细论述的那样，用取向机构的至少一部分配向来至少部分有序化。
如本文所述，在所述第一至少部分涂层的液晶材料的至少一部分至少部分有序化后，将所述至少部分有序化的液晶材料至少部分定形。本文所用的术语“定形”是指以所需取向将该液晶材料固定。至少部分定形液晶材料的方法的非限制性实例包括从该液晶材料中至少部分干燥溶剂，和例如通过至少部分交联该液晶材料和/或至少部分聚合该液晶材料来至少部分固化该液晶材料。至少部分聚合该液晶材料的非限制性方法包括光引发的聚合、热引发的聚合及其组合。此外，光引发的聚合包括，但不限于，由紫外光引发的聚合、由可见光引发的聚合及其组合。
通常，所述第一至少部分涂层的厚度可以是与下面更详细描述的附加的至少部分涂层的厚度加和在一起时实现配向机构的总所需厚度所必需的任何厚度。例如且非限制性地，根据各种非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层可具有0.5至20微米、0.5至10微米和2至8微米的厚度。此外，尽管在本文中是非限制性的，但根据某些非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层的厚度可小于所述至少一个附加的至少部分涂层的厚度。
如本文所述，根据本文公开的各种非限制性实施方案，在形成所述第一至少部分涂层后，在所述第一至少部分涂层的至少一部分上形成包含液晶材料的至少一个附加的至少部分涂层。更特别地，根据本文公开的各种非限制性实施方案，形成所述至少一个附加的至少部分涂层可包括将液晶材料施加到所述第一至少部分涂层的至少一部分上；使液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得所述液晶材料的所述至少部分有序化的部分具有与所述第一至少部分涂层的液晶材料的至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向；和至少部分定形液晶材料的至少一部分。上面参照所述第一至少部分涂层详细阐述了施加和至少部分定形所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料的非限制性方法。
如上所述，液晶材料通常能用一个或多个其它结构或材料配向以使该液晶材料的分子的长轴呈现与该结构(所述分子用其配向)的总体方向总体上平行的总体方向。更具体地，尽管在本文中是非限制性的，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料可以通过使所述液晶材料的至少一部分用所述第一至少部分涂层的所述至少部分有序化的液晶材料的至少一部分配向来至少部分有序化，以使得所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料的分子的长轴总体上平行于所述第一至少部分涂层的所述至少部分有序化的液晶材料的至少所述第一总体方向。因此，由此方式，所述第一至少部分涂层的液晶材料的总体方向可转移给至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料。此外，如果所述第一至少部分涂层的液晶材料包含具有一起形成设计或图案的总体方向的多个区域(如上所述)，可通过使所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料用所述第一至少部分涂层的液晶材料配向来将该设计或图案转移给所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料。另外，尽管不要求，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层可以暴露在下列至少之一下：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射和线性偏振的可见光辐射，同时用所述第一至少部分涂层的液晶材料的至少一部分至少部分配向。
如上文相对于所述第一至少部分涂层所述，根据各种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层可具有实现配向机构的所需总体厚度所必需的任何厚度。例如，且不限于，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层可具有1微米至25微米的厚度，并可进一步具有5微米至20微米的厚度。根据又一非限制性实施方案，至少一个附加的至少部分涂层可具有大于6微米的厚度，并可进一步具有至少10微米的厚度。
如上所述，用经取向的表面将液晶材料厚层完全配向所需的时间可能相当大。此外，在一些情况下，只可能配向紧邻经取向的表面的液晶材料的一部分。因此，根据其中需要较厚配向机构的各种非限制性实施方案，该配向机构可包含多个附加的至少部分涂层，每个涂层具有独立选择的厚度，它们当与所述第一至少部分涂层的厚度加和在一起时形成具有所需总体厚度的配向机构。更具体地，根据本文公开的各种非限制性实施方案，形成该配向机构的方法可包括形成包含液晶材料的第一至少部分涂层(如上所述)，之后相继形成多个附加的至少部分涂层。也就是说，在形成所述第一至少部分涂层后，多个附加的至少部分涂层可以通过如下方式形成：将液晶材料相继施加到前一涂层的至少一部分上，使液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得所述液晶材料的所述至少部分有序化的部分具有至少一个与前一涂层的总体方向总体上平行的总体方向，和至少部分定形液晶材料的至少一部分。此外，所述至少部分涂层中的每一个可具有独立选择的厚度。例如且非限制性地，附加的至少部分涂层中的每个可具有1微米至25微米的厚度并可进一步具有5微米至20微米的厚度。根据另一非限制性实施方案，附加的至少部分涂层中的每一个可具有大于6微米的厚度，并可进一步具有至少10微米的厚度。
根据一个非限制性实施方案，形成多个附加的至少部分涂层可包括相继形成至少两个附加的至少部分涂层。在另一非限制性实施方案中，形成多个附加的至少部分涂层可包括相继形成至少三个附加的至少部分涂层。尽管根据这些非限制性实施方案，多个附加的至少部分涂层中的每一个相继形成，但根据各种非限制性实施方案，相继形成多个涂层所需的时间可小于施加和配向具有与所述多个涂层相同厚度的相同液晶材料的单涂层所需的时间。
此外，如本文所述，通过使各后继涂层用紧邻前一涂层的至少一部分至少部分配向，可以将总体方向(或可一起形成图案或设计的多个总体方向)从一个涂层转移到下一涂层。例如，尽管在本文中是非限制性的，如果所述第一至少部分涂层包含一起形成设计的具有多个总体方向的多个区域，可通过如上所述使所述至少一个附加的至少部分涂层用所述第一至少部分涂层配向来将该设计转移到所述至少一个附加的涂层。此外，在该配向机构包含多个附加的至少部分涂层的情况下，可通过相继使各涂层用前一涂层配向来将该设计转移到附加的至少部分涂层中的每一个。
如上所述，可以选择所述第一至少部分涂层的厚度和附加的至少部分涂层的厚度和数目以实现该配向机构的所需总体厚度。尽管在本文中是非限制性的，根据一个非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层的厚度和所述至少一个附加的至少部分涂层的厚度之和可以为10微米至50微米。根据另一非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层和所述至少一个附加的至少部分涂层的厚度之和可以为20微米至40微米。根据又一非限制性实施方案，该和可大于20微米，还可以为至少22微米。
另一非限制性实施方案提供在光学基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，该方法包括在光学基底的至少一部分上形成包含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料的第一至少部分涂层，和在所述第一至少部分涂层的至少一部分上形成包含具有与所述第一至少部分涂层的液晶材料的至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向的至少部分有序化的液晶材料的至少一个附加的至少部分涂层；其中所述第一至少部分涂层的厚度和所述至少一个附加的至少部分涂层的厚度之和大于20微米。
又一非限制性实施方案提供在光学基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，该方法包括在光学基底的至少一部分上形成包含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料的至少部分涂层，所述至少部分涂层具有至少6微米的厚度。根据这种非限制性实施方案，形成所述至少部分涂层可包括将液晶材料施加到光学基底的至少一部分上以使该液晶材料具有大于6微米的厚度，使液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得所述至少部分有序化的液晶材料的至少一部分具有至少第一总体方向，和至少部分定形所述至少部分有序化的液晶材料的至少一部分。尽管在本文中是非限制性的，根据这种非限制性实施方案，所述至少部分涂层可具有至少10微米的厚度，并可进一步具有50至1000微米的厚度。
如上所述，通过用具有经取向的表面的另一结构使液晶材料配向来使液晶材料有序化可能花费相当大量时间和/或可能造成与该经取向的表面相邻的液晶材料的仅某些部分的配向。但是，本发明人已经观察到，通过使用某些非接触有序化方法或接触和非接触有序化方法的组合，可导致液晶材料的更快和/或更完全有序化。因此，根据上述非限制性实施方案，尽管不要求，使液晶材料的至少一部分至少部分有序化可包括至少一次使液晶材料的至少一部分暴露在磁场或电场下。另外，根据这种非限制性实施方案，使液晶材料的至少一部分有序化可包括在用另一结构(例如但不限于，至少部分有序化的液晶材料的涂层，或取向机构)配向液晶材料的至少一部分的同时，使液晶材料的至少一部分暴露在磁场或电场下。下面更详细描述取向机构的非限制性实例。
例如，根据一个具体的非限制性实施方案，形成所述至少部分涂层可包括将液晶聚合物在溶剂或载体中的溶液或混合物施加到光学基底的至少一部分上以使该液晶聚合物具有大于6微米的厚度。之后，根据这种非限制性实施方案，可通过使液晶聚合物的至少一部分暴露在磁场和电场中的至少之一中来使液晶聚合物的至少一部分至少部分有序化。此外，可通过在用另一结构配向所述液晶聚合物的至少一部分的同时使所述部分暴露在磁场和电场中的至少之一中来使这部分至少部分有序化。在使液晶聚合物的至少一部分至少部分有序化后，液晶聚合物的至少一部分可例如通过如上所述干燥液晶聚合物的至少一部分来至少部分定形。
现在参照图1，一个非限制性实施方案提供通过紧邻透明模具16的表面14放置光学基底12的表面10的至少一部分以限定模塑区域17来在光学基底的至少一部分上制造至少部分涂层的配向机构的方法，所述配向机构包含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料。透明模具16的表面14可以是凹的或负球形的，或其可按希望或需要具有任何其它构造。此外，尽管不要求，可以在光学基底12和透明模具16之间放置垫圈或隔片15以提供所需补偿和/或容纳液晶材料。在将光学基底12定位后，可以将液晶材料18引入由光学基底12的表面10和透明模具16的表面14限定的模塑区域17，以使液晶材料18的至少一部分在它们之间流动。之后，液晶材料18的至少一部分可例如通过暴露在电场、磁场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射和/或线性偏振的可见光辐射下来至少部分有序化，和至少部分聚合。在聚合后，可以从模具中脱除带有接合到其表面的至少一部分上的至少部分有序化的液晶材料的至少部分涂层的光学基底。
另选，在紧邻其放置光学基底12的表面10的至少一部分之前，可以在透明模具16的表面14上引入液晶材料18，以使表面10的至少一部分接触液晶材料18的至少一部分，由此使液晶材料18在表面10和表面14之间流动。之后，液晶材料18可以如上所述至少部分有序化和聚合。在聚合后，可从模具中脱除带有接合到其上的液晶材料18的至少部分涂层的光学基底12。
尽管未显示在图1中，另外或另选，具有至少第一总体方向的取向机构可以在将液晶材料引入模具之前给予到透明模具的表面的至少一部分上，和/或在使光学基底的表面与液晶材料接触之前给予到光学基底的表面的至少一部分上。此外，根据这种非限制性实施方案，使液晶材料的至少一部分至少部分有序化可包括用模具表面上的取向机构的至少一部分和/或光学基底表面上的取向机构的至少一部分至少部分配向液晶材料的至少一部分。另外，如本文所述，可以在配向过程中使所述至少部分涂层的液晶材料的至少一部分暴露在磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射和/或线性偏振的可见光辐射下以促进该方法。
尽管在本文中是非限制性的，考虑制造至少部分涂层的上述重叠模塑方法可能特别可用于在多焦点眼镜片上形成涂层或用于形成用于其它应用的至少部分涂层，其中需要相对较厚的配向机构。
适用在根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构中的液晶材料的非限制性实例包括液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体和液晶介晶体。例如，根据一个非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层和所述至少一个附加的至少部分涂层的液晶材料可独立地选自液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体和液晶介晶体。本文所用的术语“预聚物”是指部分聚合的材料。
适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的液晶单体包括单-以及多-官能液晶单体。此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该液晶单体可以是可交联的液晶单体，可进一步是光可交联的液晶单体。本文所用的术语“光可交联”是指暴露在光化辐射下时可交联的材料，如单体、预聚物或聚合物。例如，光可交联的液晶单体包括使用或不使用聚合引发剂，在暴露在紫外线辐射和/或可见光辐射下时可交联的那些液晶单体。
适合根据本文公开的各种非限制性实施方案使用的可交联的液晶单体的非限制性实例包括具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酐、环氧化物、氢氧化物、异氰酸酯、封端异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚及其混合物的官能团的液晶单体。适用在根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构的所述至少部分涂层中的光可交联的液晶单体的非限制性实例包括具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧化物、硫醇及其混合物的官能团的液晶单体。
适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的液晶聚合物和预聚物包括主链液晶聚合物和预聚物和侧链液晶聚合物和预聚物。在主链液晶聚合物和预聚物中，杆状或盘状基团/或液晶介晶体主要位于聚合物骨架内。在侧链聚合物和预聚物中，杆状或盘状基团/或液晶介晶体主要位于该聚合物的侧链内。另外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该液晶聚合物或预聚物可以是可交联的，并进一步可是光可交联的。
适合根据本文公开的各种非限制性实施方案使用的液晶聚合物和预聚物的非限制性实例包括，但不限于，具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基、烯丙基醚、炔、氨基、酐、环氧化物、氢氧化物、异氰酸酯、封端异氰酸酯、硅氧烷、硫氰酸酯、硫醇、脲、乙烯基、乙烯基醚及其混合物的官能团的主链和侧链聚合物和预聚物。适用在根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构的所述至少部分涂层中的光可交联的液晶聚合物和预聚物的非限制性实例包括具有选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炔、环氧化物、硫醇及其混合物的官能团的那些聚合物和预聚物。
适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的液晶介晶体包括热致液晶介晶体和溶致液晶介晶体。此外，适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的液晶介晶体的非限制性实例包括columatic(或杆状)液晶介晶体和discotic(或盘状)液晶介晶体。
此外，尽管在本文中是非限制性的，根据本文公开的各种非限制性实施方案的制造配向机构的方法可进一步包括在其中施加各种包含液晶材料的至少部分涂层中任一个之前在光学基底的至少一部分上形成至少部分底漆涂层，以促进光学基底的至少一部分被液晶材料粘合和润湿中的一个或多个。可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的底漆涂层的非限制性实例包括包含偶联剂、偶联剂的至少部分水解产物及其混合物的涂层。本文所用的“偶联剂”是指具有至少一个能与至少一个表面上的基团反应、键合和/或缔合的基团的材料。在一个非限制性实施方案中，偶联剂可充当至少两个表面(它们可以是类似或不同表面)的界面处的分子桥。尽管在本文中是非限制性的，偶联剂可以是单体、低聚物、预聚物和/或聚合物。此类材料包括，但不限于，有机金属类，如硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝酸酯、铝酸锆、它们的水解产物和它们的混合物。本文所用的表述“偶联剂的至少部分水解产物”是指偶联剂上的可水解基团中的至少一些至全部被水解。除偶联剂和/或偶联剂的水解产物外，该底漆涂层可包含其它增粘成分。例如，尽管在本文中是非限制性的，该底涂层可进一步包含增粘量的含环氧的材料。在添加到含偶联剂的涂料组合物中时增粘量的含环氧的材料与基本不含含环氧的材料的含偶联剂的涂料组合物相比可改进随后施加的涂层的粘合。适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的底漆涂层的其它非限制性实例包括特此引用并入本文的美国专利6,602,603和美国专利6,150,430中描述的那些。此外，根据一个非限制性实施方案，底漆涂层可充当阻隔涂层以防止涂层成分与基底表面相互作用，反之亦然。
在眼用基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法的另一非限制性实施方案包括在眼用基底的至少一部分上赋予具有至少一个总体方向的取向机构，在该取向机构的至少一部分上形成包含具有与该取向机构的至少一个总体方向总体上平行的至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶材料的第一至少部分涂层，和之后在所述第一至少部分涂层的至少一部分上形成包含具有与所述第一至少部分涂层的至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向的至少部分有序化的液晶材料的至少一个附加的至少部分涂层。上面阐述了形成包含液晶材料的至少部分涂层的合适的非限制性方法，以及可用于形成此类涂层的液晶材料的合适的非限制性实例。
本文所用的术语“取向机构”是指可促进直接和/或间接暴露于该取向机构的至少一部分的一个或多个其它结构的定位的机构。尽管不要求，如上文关于包含液晶材料的各种至少部分涂层所论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的取向机构可包括具有第一总体方向的第一有序化区域和具有与所述第一总体方向不同的第二总体方向的与所述第一有序化区域相邻的至少一个第二有序化区域。此外，该取向机构可具有多个区域，它们各自具有与其余区域相同或不同的总体方向，以形成所需图案或设计。另外，该取向机构可包含一个或多个不同类型的取向机构。
可以与本文公开的各种其它非限制性实施方案联合使用的取向机构的非限制性实例包括包含至少部分有序化的配向介质、至少部分有序化的聚合物片材、至少部分处理过的表面、Langmuir-Blodgett膜及其组合的至少部分涂层。
例如，尽管在本文中是非限制性的，根据其中该取向机构包含含至少部分有序化的配向介质的至少部分涂层的各种非限制性实施方案，赋予该取向机构可包括将配向介质施加到光学基底的至少一部分上和使该配向介质至少部分有序化。使配向介质的至少一部分有序化的非限制性方法包括上述使包含液晶材料的至少部分涂层有序化的那些方法。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个非限制性实施方案中，该配向介质可通过暴露在下列中至少一种中来至少部分有序化：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力。另外，当该配向介质是光取向材料(下面论述)时，可以使用线性偏振的紫外线辐射使该配向介质有序化。可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的合适的配向介质的非限制性实例包括光取向材料和摩擦取向材料。
适合与所公开的各种非限制性实施方案联合用作配向介质的光取向材料的非限制性实例包括光可取向的聚合物网络。合适的光可取向的聚合物网络的具体的非限制性实例包括偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物和聚酰亚胺。例如，根据一个非限制性实施方案，该取向机构可包含至少一个含有选自偶氮苯衍生物、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、阿魏酸衍生物和聚酰亚胺的至少部分有序化的光可取向的聚合物网络的至少部分涂层。可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合用作配向介质的肉桂酸衍生物的具体非限制性实例包括聚肉桂酸乙烯酯和对甲氧基肉桂酸的聚乙烯酯。
本文所用的术语“摩擦取向材料”是指可通过用另一合适织构化的材料摩擦该材料的表面的至少一部分来至少部分有序化的材料。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个非限制性实施方案中，可以用合适织构化的布或丝绒刷摩擦该摩擦取向的材料。适合与本文公开的各种非限制性实施方案联合用作配向介质的摩擦取向的材料的非限制性实例包括(聚)酰亚胺、(聚)硅氧烷、(聚)丙烯酸酯和(聚)香豆素。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个非限制性实施方案中，所述包含配向介质的至少部分涂层可以是包含已用丝绒或布摩擦以使该聚酰亚胺的表面的至少一部分至少部分有序化的聚酰亚胺的至少部分涂层。
此外，如本文所述，根据本文公开的某些非限制性实施方案的取向机构可包含至少部分有序化的聚合物片材。例如，尽管在本文中是非限制性的，聚乙烯醇(“PVA”)片材可通过至少拉伸该聚合物片材来至少部分有序化，之后该片材可接合到光学基底的表面的至少一部分上以形成取向机构。或者，可以通过在制造过程中使聚合物链至少部分有序化的方法，例如但不限于，通过挤出，来制造该有序化聚合物片材。再此外，可以使用光取向方法制造所述至少部分有序化的聚合物片材。例如且非限制性地，可以例如通过流延来形成光取向材料的片材并通过暴露在线性偏振的紫外线辐射下来至少部分有序化。
再此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案的取向机构可包含至少部分处理的表面。本文所用的术语“处理的表面”是指已物理改变以在表面的至少一部分上产生至少一个有序化区域的表面的至少一部分。至少部分处理的表面的非限制性实例包括至少部分摩擦的表面、至少部分蚀刻的表面和至少部分压花的表面。此外，所述至少部分处理的表面可以例如使用光刻法或干涉图像法而图案化。可用于形成根据本文公开的各种非限制性实施方案的取向机构的至少部分处理的表面的非限制性实例包括，化学蚀刻的表面、等离子蚀刻的表面、纳米蚀刻的表面(如使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜蚀刻的表面)、激光蚀刻的表面和电子束蚀刻的表面。
在其中该取向机构包含至少部分处理的表面的一个具体的非限制性实施方案中，赋予取向机构可包括将金属盐(如金属氧化物或金属氟化物)沉积到表面的至少一部分上，之后蚀刻该沉积物以形成取向机构。沉积金属盐的合适技术的非限制性实例包括等离子体气相沉积、化学气相沉积和溅射。上面阐述蚀刻法的非限制性实例。
本文所用的术语“Langmuir-Blodgett膜”是指在表面上的一个或多个至少部分有序化的分子膜。例如，尽管在本文中是非限制性的，Langmuir-Blodgett膜可如下形成：将基底浸到液体中一次或多次以使其至少部分被分子膜覆盖，随后将该基底从液体中取出以便由于该液体与该基底的相对表面张力，该分子膜的分子以一个总体方向至少部分有序化。本文所用的术语“分子膜”是指单分子膜(即单层)以及包含多于一个单层的薄膜。
另一非限制性实施方案提供在光学基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，包括在光学基底的至少一部分上形成包含至少部分有序化的相分离的聚合物的至少部分涂层。根据这种非限制性实施方案，形成所述至少部分涂层可包括将包含基体相形成材料和客体相形成材料的相分离的聚合物体系施加到光学基底的至少一部分上，和之后，使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化以使至少一部分基体相形成材料具有至少第一总体方向和至少一部分客体相形成材料具有与至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向。在至少部分有序化后，可以通过聚合诱导的相分离和溶剂诱导的相分离中的至少一种将至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离以形成基体相和客体相。
根据本文公开的各种非限制性实施方案，该基体相形成材料可包含选自液晶单体、液晶预聚物和液晶聚合物的液晶材料。此外，根据各种非限制性实施方案，该客体相形成材料可包含选自液晶介晶体、液晶单体和液晶聚合物和预聚物的液晶材料。在本文中详细阐述了此类材料的非限制性实例。
使该相分离性聚合物体系的至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化的非限制性方法包括上述用于使液晶材料有序化的那些方法。例如，尽管在本文中是非限制性的，使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化可包括使这些部分暴露在下列中至少一种下：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力。此外，使这些部分至少部分有序化可包括如下文更详细描述的那样用取向机构使这些部分至少部分配向。
如上所述，在使至少一部分基体相形成材料和客体相形成材料至少部分有序化后，可以通过聚合诱导的相分离和溶剂诱导的相分离中的至少一种将至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离。为清楚起见，在本文中与从基体相形成材料中分离客体相形成材料有关地描述基体和客体相形成材料的分离，但是，应认识到，这一说法意在涵盖这两种相形成材料之间的任何分离。也就是说，这一说法意在涵盖从基体相形成材料中分离客体相形成材料和从客体相形成材料中分离基体相形成材料，以及这两种相形成材料的同时分离，或它们的任何组合。尽管在本文中是非限制性的，但一般相信，在相分离过程中，通过首先形成各相形成材料的纳米级(也就是纳米尺寸)区的凝胶来将该相分离体系的组分(即基体和客体相形成材料)彼此分离。这些区随后将聚结成不同的相区域。
在一个具体的非限制性实施方案中，该相分离性聚合物体系可包含含液晶单体的基体相形成材料和含至少一种液晶介晶体的客体相形成材料的混合物。根据这种非限制性实施方案，使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离可包括聚合诱导的相分离。也就是说，可以使基体相的液晶单体的至少一部分聚合并由此与客体相形成材料的所述至少一种液晶介晶体的至少一部分分离。可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的非限制性聚合方法包括光引发的聚合和热引发的聚合。
在另一具体的非限制性实施方案中，该相分离性聚合物体系可包含含液晶单体的基体相形成材料和含具有与基体相的液晶单体不同的官能团的低粘度液晶单体的客体相形成材料的混合物。本文所用的术语“低粘度液晶单体”是指在室温下自由流动的液晶单体混合物或溶液。根据这种非限制性实施方案，使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离可包括聚合诱导的相分离。也就是说，基体相的液晶单体的至少一部分可以在不造成客体相的液晶单体聚合的条件下聚合。在基体相形成材料的聚合过程中，客体相形成材料将与基体相形成材料分离。之后，在某些非限制性实施方案中，可以在单独的聚合过程中使该客体相形成材料的液晶单体聚合。
在另一具体的非限制性实施方案中，该相分离性聚合物体系可包含含液晶聚合物的基体相形成材料和含与基体相形成材料的液晶聚合物不同的液晶聚合物的客体相形成材料在至少一种共同溶剂中的溶液。根据这种非限制性实施方案，使至少一部分客体相形成材料与基体相形成材料分离可包括溶剂诱导的相分离。也就是说，可以从液晶聚合物的混合物中蒸发所述至少一种共同溶剂的至少一部分，由此使这两个相彼此分离。
另一非限制性实施方案提供在光学基底的至少一部分上制造用于光学染料的配向机构的方法，包括在光学基底的至少一部分上赋予取向机构和在取向机构的至少一部分上形成包含至少部分有序化的相分离聚合物的至少部分涂层。根据这种非限制性实施方案，可以在取向机构的至少一部分上施加包含含液晶材料的基体相形成材料和含液晶材料的客体相形成材料的相分离性聚合物体系。之后，可以使该相分离性聚合物体系的至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化以使基体相形成材料的所述至少部分有序化的部分具有至少第一总体方向且客体相形成材料的所述至少部分有序化的部分具有与至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向。在使至少一部分基体相形成材料和客体相形成材料至少部分有序化后，通过聚合诱导的相分离和溶剂诱导的相分离中的至少一种使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离。
此外，根据这种非限制性实施方案，使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化可包括用取向机构的至少一部分配向这些部分。此外，尽管不要求，单独或与用取向机构配向该部分联合地，可以使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料暴露在下列中的至少一种下：磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力以使该部分至少部分有序化。上面详细阐述赋予取向机构的非限制性方法以及用于形成包含相分离聚合物的所述至少部分涂层的合适的非限制性方法和材料。
一般而言，可以选择根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构的包含所述至少部分有序化的相分离聚合物的所述至少部分涂层的厚度以实现该配向机构的所需总体厚度。例如且非限制性地，根据各种非限制性实施方案，包含该相分离聚合物的所述至少部分涂层的厚度可以为1微米至100微米，10微米至50微米，和20微米至40微米。
如上所述，通常，配向液晶材料所需的时间将部分取决于该液晶材料的厚度。但是，通过根据本文公开的各种非限制性实施方案形成包含相分离聚合物的至少部分涂层，与配向具有相同厚度的液晶材料的单相涂层所需的时间相比可以降低配向相分离性聚合物体系的液晶材料所需的时间。例如，在一个非限制性实施方案中，可以在包含至少部分有序化的光取向材料的取向机构的至少一部分上形成包含相分离聚合物并具有15至20微米厚度的至少部分涂层。此外，根据这种非限制性实施方案，使该相分离性聚合物体系的至少一部分基体相和至少一部分客体相至少部分配向可包括等待少于30分钟。
另一非限制性实施方案提供制造用于光学染料的配向机构的方法，该方法包括形成片材，其包含(i)具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶聚合物和(i i)分布在所述至少部分有序化的液晶聚合物的至少一部分内的至少部分有序化的液晶材料。此外，根据这种非限制性实施方案，分布在所述至少部分有序化的液晶聚合物的所述至少一部分内的所述至少部分有序化的液晶材料可具有与液晶聚合物的至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向。
例如，尽管在本文中是非限制性的，根据一个非限制性实施方案，形成包含至少部分有序化的液晶聚合物和分布在所述至少部分有序化的液晶聚合物的至少一部分内的所述至少部分有序化的液晶材料的片材可包括将包含含液晶材料的基体相形成材料和含液晶材料的客体相形成材料的相分离性聚合物体系施加到基底的至少一部分上。之后，可以使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化。在使至少一部分相形成材料至少部分有序化后，可以通过聚合诱导的相分离和溶剂诱导的相分离中的至少一种将至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离，并可从该基底上移除所述至少部分有序化的相分离的聚合物涂层以形成片材。
根据另一非限制性实施方案，形成包含所述至少部分有序化的液晶聚合物基体和分布在所述至少部分有序化的液晶聚合物基体的至少一部分内的所述至少部分有序化的液晶材料的片材可包括形成至少部分有序化的液晶聚合物片材并使至少一种液晶介晶体吸收到所述至少部分有序化的液晶聚合物片材的至少一部分中。例如，根据这种非限制性实施方案，可以通过可在形成过程中使液晶聚合物至少部分有序化的形成聚合物片材的方法，例如通过挤出，形成包含液晶聚合物的片材并使其至少部分有序化。或者，可以将液晶聚合物流延到基底上并通过上述使液晶材料至少部分有序化的非限制性方法之一使其至少部分有序化。例如，尽管在本文中是非限制性的，可以使至少一部分液晶材料暴露在磁场或电场下。在至少部分有序化后，可以将该液晶聚合物至少部分定形并从基底上移除以形成包含至少部分有序化的液晶聚合物基体的片材。再另外，可以流延液晶聚合物片材，至少部分定形和随后拉伸以形成包含至少部分有序化的液晶聚合物的片材。
在形成包含所述至少部分有序化的液晶聚合物的片材后，可以使至少一种液晶介晶体吸收到所述液晶聚合物片材的至少一部分中。例如，尽管在本文中是非限制性的，可以通过将液晶介晶体在载体中的溶液或混合物施加到该液晶聚合物的一部分上和之后在加热或不加热的情况下使该液晶介晶体扩散到该液晶聚合物片材中，来将液晶介晶体吸收到液晶聚合物的至少一部分中。或者，可以将该液晶聚合物片材浸渍到液晶介晶体在载体中的溶液或混合物中并在加热或不加热的情况下通过扩散使该液晶介晶体吸收到该液晶聚合物片材中。
根据又一非限制性实施方案，形成包含所述至少部分有序化的液晶聚合物和分布在所述至少部分有序化的液晶聚合物的至少一部分内的所述至少部分有序化的液晶材料的片材可包括形成液晶聚合物片材，用至少一种液晶介晶体浸渗所述液晶聚合物片材的至少一部分，和之后使液晶聚合物的至少一部分和分布在其中的所述至少一种液晶介晶体的至少一部分至少部分有序化。尽管在本文中是非限制性的，例如，可以通过拉伸该液晶聚合物片材来使所述液晶聚合物片材的至少一部分和分布在其中的所述至少一种液晶介晶体的至少一部分至少部分有序化。进一步根据这种非限制性实施方案，可以使用常规聚合物加工技术，例如，但不限于，挤出和流延，来形成液晶聚合物片材。
一般而言，根据本文公开的各种非限制性实施方案的包含所述至少部分有序化的液晶聚合物和分布在其中的所述至少部分有序化的液晶材料的片材可具有实现该配向机构的所需总厚度所必需的任何厚度。例如，在一个非限制性实施方案中，该片材的厚度可以为1微米至100微米。在另一非限制性实施方案中，该片材的厚度可以为10微米至50微米。在又一非限制性实施方案中，该片材的厚度可以为20微米至40微米。
根据具体的非限制性实施方案，本公开内容提供包含至少一种光活性材料的相分离性聚合物体系。根据某些非限制性实施方案，本公开内容提供包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相和含至少一种光活性材料和至少一种液晶材料的客体相的相分离性聚合物体系，其中至少一部分客体相与至少一部分基体相在所述至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中分离，例如通过聚合诱导的相分离。本文公开的相分离性聚合物体系的非限制性实施方案包括可通过聚合诱导的相分离或溶剂诱导的相分离来相分离的体系。根据这些实施方案，所述至少一种光活性材料可选自光致变色化合物、二色性的化合物和光致变色-二色性的化合物。关于聚合中的单体使用时，本文所用的术语“残基”是指一旦它结合入聚合物结构中时该单体的残余物。本文所用的术语“固化性”、“固化”或“至少部分固化的”包括至少部分聚合和/或至少部分交联过程。
根据某些非限制性实施方案，至少一种光活性材料可包含至少一种光致变色化合物。所述至少一种光致变色化合物可包含具有选自热或非热可逆的吡喃、热或非热可逆的
Figure BPA00001392066400281
嗪、或热或非热可逆的俘精酸酐的光致变色基团的化合物。另选或另外，所述至少一种光致变色化合物可包含无机光致变色化合物。
所述至少一种光致变色化合物可选自的并可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的热可逆的光致变色吡喃的非限制性实例包括苯并吡喃、萘并吡喃，例如，萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃、茚并-稠合萘并吡喃，如美国专利No.5,645,767在第2栏第16行至第12栏第57行中公开的那些；杂环-稠合萘并吡喃，如美国专利Nos.5,723,072第2栏第27行至第15栏第55行；5,698,141第2栏第11行至第19栏第45行；6,153,126第2栏第26行至第8栏第60行；和6,022,497第2栏第21行至第11栏第46行中公开的那些，它们都经此引用并入本文；螺-9-芴并[1，2-b]吡喃；菲并吡喃；喹啉并吡喃；荧蒽并吡喃；螺吡喃，例如螺(苯并二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)喹啉并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃。在特意经此引用并入本文的美国专利No.5,658,501第1栏第64行至第13栏第17行中描述了萘并吡喃和互补的有机光致变色物质的更具体实例。在经此引用并入本文的教科书Techniques inChemistry，第III卷，″Photochromism″，第3章，Glenn H.Brown编者，John Wiley and Sons，Inc.，New York，1971中也描述了螺(二氢吲哚)吡喃。
所述光致变色化合物可选自的并可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的热可逆的光致变色
Figure BPA00001392066400291
嗪的非限制性实例包括苯并
Figure BPA00001392066400292
嗪、萘并
Figure BPA00001392066400293
嗪和螺
Figure BPA00001392066400294
嗪，例如螺(二氢吲哚)萘并嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并
Figure BPA00001392066400296
嗪、螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并
Figure BPA00001392066400297
嗪、螺(苯并二氢吲哚)萘并
Figure BPA00001392066400298
嗪、螺(二氢吲哚)苯并嗪、螺(二氢吲哚)荧蒽并
Figure BPA000013920664002910
嗪和螺(二氢吲哚)喹啉并
Figure BPA000013920664002911
嗪。
所述光致变色化合物可选自的并可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的热可逆的光致变色俘精酸酐的非限制性实例包括：俘精酸酰亚胺(fulgimide)和3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酸酰亚胺，它们公开在明确经此引用并入本文的美国专利No.4,931,220第2栏第51行至第10栏第7行中，和任何前述光致变色材料/化合物的混合物。所述光致变色化合物可选自的并可以与本文公开的各种非限制性实施方案联合使用的非热可逆的光致变色化合物的非限制性实例包括美国专利申请公开2005/0004361第[0314]至[0317]段中公开的光致变色化合物，其公开内容明确地经此引用并入本文。
在某些非限制性实施方案中，该光致变色化合物可以是无机光致变色化合物。合适的非限制性实例包括卤化银、卤化镉和/或卤化铜的微晶。可以通过将铕(II)和/或铈(II)添加到无机玻璃，如钠硅玻璃中来制备无机光致变色材料的其它非限制性实例。根据一个非限制性实施方案，可以将无机光致变色化合物添加到熔融玻璃中并成型成粒子，将其引入本公开内容的组合物中以形成包含此类粒状物的微粒子。可以通过本领域中已知的很多种各种方法中的任一种形成玻璃粒状物。在KirkOthmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，第6卷，第322-325页中进一步描述了合适的无机光致变色材料，其公开内容经此引用并入本文。
如本文所述，在某些非限制性实施方案中，所述至少一种光致变色化合物可以是至少一种光致变色吡喃。根据这些非限制性实施方案，所述至少一种光致变色化合物可以由式II表示：
Figure BPA00001392066400301
参照式II，A可以是取代或未取代的芳环或取代或未取代的稠合芳环，其选自：萘并、苯并、菲并、荧蒽并、蒽并、喹啉并、噻吩并(thieno)、呋喃并、吲哚并、二氢吲哚并、茚并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并(thiopheno)、茚并-稠合萘并、杂环-稠合萘并或杂环-稠合苯并。根据这些非限制性实施方案，在美国专利Nos.5,458,814；5,466,398；5,514,817；5,573,712；5,578,252；5,637,262；5,650,098；5,651,923；5,698,141；5,723,072；5,891,368；6,022,495；6,022,497；6,106,744；6,149,841；6,248,264；6,348,604；6,736998；7,094,368；7,262,295；和7,320,826中公开了芳环或稠合芳环上的可能的取代基，它们的公开内容经此引用并入本文。根据式II，“i”可以是连接到环A上的取代基R′(它们可以相同或不同)的数目并且可以为0至10。此外，参照式II，B和B′可以各自独立地代表选自下列的基团：
金属茂基(如美国专利申请公开2007/0278460第[0008]至[0036]段中描述的那些，其公开内容明确地经此引用并入本文)；
被反应性取代基或增容取代基单取代的芳基(如美国专利申请公开2007/0278460第[0037]至[0059]段中论述的那些，其公开内容明确地经此引用并入本文)；
9-久洛尼定基(julolidinyl)、未取代的、单-、二-或三-取代的选自苯基和萘基的芳基、未取代的、单-或二-取代的选自吡啶基、呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并吡啶基、二氢吲哚基和芴基的杂芳基，其中该芳基和杂芳族取代基各自独立地为：羟基、芳基、单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基、单-或二-(C1-C12)烷基芳基、卤芳基、C3-C7环烷基芳基、C3-C7环烷基、C3-C7环烷基氧基、C3-C7环烷基氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷基氧基(C1-C12)烷氧基、芳基(C1-C12)烷基、芳基(C1-C12)烷氧基、芳氧基、芳氧基(C1-C12)烷基、芳氧基(C1-C12)烷氧基、单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷基、单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷基、单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基、单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基、氨基、单-或二-(C1-C12)烷基氨基、二芳基氨基、哌嗪并、N-(C1-C12)烷基哌嗪并、N-芳基哌嗪并、氮丙啶并、二氢吲哚并、哌啶子基、吗啉基、硫代吗啉基、四氢喹啉并、四氢异喹啉并、吡咯烷并、C1-C12烷基、C1-C12卤烷基、C1-C12烷氧基、单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、卤素或-C(＝O)R1，其中R1代表基团，例如-OR2、-N(R3)R4、哌啶子基或吗啉基，其中R2代表基团，例如烯丙基、C1-C6烷基、苯基、单(C1-C6)烷基取代的苯基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基或C1-C6卤烷基，且R3和R4各自独立地代表基团，例如C1-C6烷基、C5-C7环烷基或取代或未取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；
未取代或单-取代的选自吡唑基、咪唑基、吡唑啉基、咪唑啉基、吡咯烷基、吩噻嗪基、吩
Figure BPA00001392066400321
嗪基、吩嗪基和吖啶基的基团，其中所述取代基各自独立地为C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、苯基或卤素；
4-取代的苯基，该取代基是二羧酸残基或其衍生物、二胺残基或其衍生物、氨基醇残基或其衍生物、多元醇残基或其衍生物、-(CH2)-、-(CH2)k-或-[O-(CH2)k]q-、其中“k”代表2至6的整数且“q”代表1至50的整数且其中该取代基连接到另一光致变色材料的芳基上；
下式所示的基团：
Figure BPA00001392066400322
其中W代表基团，例如-CH2-或氧；Y代表基团，例如氧或取代的氮，条件是当Y代表取代的氮时，W代表-CH2-，该取代的氮取代基是氢、C1-C12烷基或C1-C12酰基；每个R5独立地代表基团，例如C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、羟基或卤素；R6和R7各自独立地代表基团，例如氢或C1-C12烷基；且“j”代表0至2的整数；或
下式所示的基团：
Figure BPA00001392066400323
其中R8代表基团，例如氢或C1-C12烷基，且R9代表基团，例如未取代的、单-或二-取代的萘基、苯基、呋喃基或噻吩基，其中所述萘基、苯基、呋喃基和噻吩基取代基各自独立地为C1-C12烷基、C1-C12烷氧基或卤素。或者，B和B′可代表一起形成芴-9-叉基或单-或二-取代的芴-9-叉基的基团，所述芴-9-叉基取代基各自独立地为C1-C12烷基、C1-C12烷氧基或卤素。
此外，参照式II，R′可以是式II中的环上的取代基，其中如果R′是sp3杂化碳上的取代基，各R′可独立地选自：金属茂基；反应性取代基或增容取代基；全卤代(C1-C10)烷基、全卤代(C2-C10)链烯基、全卤代(C3-C10)炔基、全卤代(C1-C10)烷氧基或全卤代(C3-C10)环烷基；-O(CH2)a(CJ2)bCK3所示的基团，其中K是卤素，J是氢或卤素，“a”是1至10的整数且“b”是1至10的整数；下式之一所示的含硅基团：
Figure BPA00001392066400331
其中R10、R11和R12各自独立地为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基或苯基；氢、羟基、C1-C6烷基、氯、氟、C3-C7环烷基、烯丙基或C1-C8卤烷基；吗啉基、哌啶子基、吡咯烷基、未取代的、单-或二-取代的氨基，其中所述氨基取代基各自独立地为C1-C6烷基、苯基、苄基或萘基；未取代的、单-、二-或三-取代的选自苯基、萘基、苄基、菲基、芘基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基或吲哚基的芳基，其中该芳基取代基各自独立地为卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-C(＝O)R13，其中R13是氢、羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氨基、单-或二-(C1-C6)烷基氨基、吗啉基、哌啶子基、吡咯烷基、未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基、未取代的、单-或二-取代的苯氧基、未取代的、单-或二-取代的苯基氨基，其中所述苯基、萘基、苯氧基和苯基氨基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-OR14，其中R14是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基、单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基、C1-C8氯烷基、C1-C8氟烷基、烯丙基或C1-C6酰基，-CH(R15)R16，其中R15是氢或C1-C3烷基且R16是-CN、-CF3或-COOR17，其中R17是氢或C1-C3烷基或-C(＝O)R18，其中R18是氢、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氨基、单-或二-(C1-C6)烷基氨基、未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基、未取代的、单-或二-取代的苯氧基或未取代的、单-或二-取代的苯基氨基，其中所述苯基、萘基、苯氧基和苯基氨基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；4-取代的苯基，该取代基是二羧酸残基或其衍生物、二胺残基或其衍生物、氨基醇残基或其衍生物、多元醇残基或其衍生物、-(CH2)-、-(CH2)k-或-[O-(CH2)k]q-，其中“k”是2至6的整数且“q”是1至50的整数且其中该取代基连接到另一光致变色材料上的芳基上；-CH(R19)2，其中R19是-CN或-COOR20，其中R20是氢、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基，其中所述苯基和萘基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-CH(R21)R22，其中R21是氢、C1-C6烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基，其中所述苯基和萘基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基且R22是-C(＝O)OR23、-C(＝O)R24或-CH2OR25，其中R23是氢、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基，其中所述苯基和萘基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基，R24是氢、C1-C6烷基、氨基、单(C1-C6)烷基氨基、二(C1-C6)烷基氨基、苯基氨基、二苯基氨基、(单-或二-(C1-C6)烷基取代的苯基)氨基、(单-或二-(C1-C6)烷氧基取代的苯基)氨基、二(单-或二-(C1-C6)烷基取代的苯基)氨基、二(单-或二-(C1-C6)烷氧基取代的苯基)氨基、吗啉基、哌啶子基或未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基，其中所述苯基或萘基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基且R25是氢、-C(＝O)R23、C1-C6烷基、C1-C3烷氧基(C1-C6)烷基、苯基(C1-C6)烷基、单-烷氧基取代的苯基(C1-C6)烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基或萘基，其中所述苯基或萘基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；或相同原子上的两个R′基团一起形成氧代基团、含3至6个碳原子的螺-碳环基团或含1至2个氧原子和3至6个碳原子(包括螺碳原子)的螺-杂环基团，所述螺-碳环和螺-杂环基团与0、1或2个苯环稠合(annellated)；或
当R′是sp2杂化碳上的取代基时，各R′可以独立地为：氢；C1-C6烷基；氯；氟；溴；C3-C7环烷基；未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-OR26或-OC(＝O)R26，其中R26是氢、胺、烷撑二醇、聚烷撑二醇、C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、(C1-C6)烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基、单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；反应性取代基或增容取代基；4-取代的苯基，所述苯基取代基是二羧酸残基或其衍生物、二胺残基或其衍生物、氨基醇残基或其衍生物、多元醇残基或其衍生物、-(CH2)-、-(CH2)k-或-[O-(CH2)k]q-，其中“k”是2至6的整数且“q”是1至50的整数且其中该取代基连接到另一光致变色材料上的芳基上；-N(R27)R28，其中R27和R28各自独立地为氢、C1-C8烷基、苯基、萘基、呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并吡啶基、芴基、C1-C8烷基芳基、C3-C8环烷基、C4-C16双环烷基、C5-C20三环烷基或C1-C20烷氧基(C1-C6)烷基或R27和R28与氮原子一起形成C3-C20杂-双环烷基环或C4-C20杂-三环烷基环；如下所示含氮环：
Figure BPA00001392066400351
其中各-V-在每次出现情况下独立地选自-CH2-、-CH(R29)--C(R29)2-、-CH(芳基)-、-C(芳基)2-和-C(R29)(芳基)-，其中各R29独立地为C1-C6烷基且各芳基独立地为苯基或萘基；-U-是-V-、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-NH-、-N(R29)-或-N(芳基)-；“s”是1至3的整数；且“r”是0至3的整数，条件是如果“r”是0，则-U-与-V-相同；如下所示基团：
Figure BPA00001392066400352
其中每个R30独立地为C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氟或氯；R31、R32和R33各自独立地为氢、C1-C6烷基、苯基或萘基，或R31和R32一起形成5至8个碳原子的环；且“p”是0至3的整数；或取代或未取代的C4-C18螺双环胺或取代或未取代的C4-C18螺三环胺，其中所述取代基各自独立地为芳基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基或苯基(C1-C6)烷基；
或R′可以是金属茂基；全氟烷基或全氟烷氧基；-C(＝O)R34或-SO2R34，其中每个R34独立地为氢、C1-C6烷基、-OR35或-NR36R37，其中R35、R36和R37各自独立地为氢、C1-C6烷基、C5-C7环烷基、烷撑二醇、聚烷撑二醇或未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；-C(＝C(R38)2)R39，其中每个R38独立地为-C(＝O)R34、-OR35、-OC(＝O)R35、-NR36R37、氢、卤素、氰基、C1-C6烷基、C5-C7环烷基、烷撑二醇、聚烷撑二醇或未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基且R39是氢、C1-C6烷基、C5-C7环烷基、烷撑二醇、聚烷撑二醇或未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；或-C≡CR40或-C≡N，其中R40是-C(＝O)R34、氢、C1-C6烷基、C5-C7环烷基或未取代的、单-或二-取代的苯基，其中所述苯基取代基各自独立地为C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；或至少一对相邻的R′基团一起形成下示基团：
Figure BPA00001392066400361
其中D和D′各自独立地为氧或基团-NR27-；或相邻原子上的两个R′基团一起形成芳族或杂芳族稠合基团，所述稠合基团是苯并、茚并、二氢化萘、吲哚、苯并呋喃、苯并吡喃或硫茚。
根据某些非限制性实施方案，至少一种光活性材料可包含至少一种二色性的化合物。合适的二色性的化合物详细描述在美国专利No.7,097,303第7栏第6至60行中，其公开内容经此引用并入本文。合适的常规二色性的化合物的其它非限制性实例包括偶氮甲碱、靛类、硫靛类、部花青、茚满、喹诺酞酮类染料、苝、酞吡呤、三苯二
Figure BPA00001392066400371
嗪、吲哚并喹喔啉、咪唑并-三嗪、四嗪、偶氮和(多)偶氮染料、苯醌、萘醌、蒽醌和(聚)蒽醌、蒽并嘧啶酮、碘和碘酸盐。在另一非限制性实施方案中，所述至少一种二色性的化合物可以是至少一种可聚合的二色性的化合物。也就是说，根据这种非限制性实施方案，所述至少一种二色性的材料可包含至少一种能被聚合的基团(即“可聚合基团”或“反应性基团”)。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个非限制性实施方案中，所述至少一种二色性的化合物可具有被至少一个可聚合基团封端的至少一个烷氧基、多烷氧基、烷基或多烷基取代基。本文所述的二色性的化合物能比另一分量更强地吸收透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一，由此造成透过的辐射的线性偏振。但是，尽管二色性的化合物能优先吸收透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一，但如果二色性的化合物的分子未配向，则将无法实现透过的辐射的净线性偏振。也就是说，由于二色性的化合物分子的无规定位，被各分子选择性吸收可能相互抵消以致无法实现净或总体线性偏振效果。因此，通常必须配向二色性的化合物分子以实现净线性偏振。如本文所述的配向机构可用于促进光学各向异性化合物，如二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物的定位，由此实现所需光学性质或效果。
根据某些非限制性实施方案，至少一种光活性材料可包含至少一种光致变色-二色性的化合物。本文所用的术语“光致变色-二色性的”是指在某些条件下同时表现出光致变色和二色性性质，这些性质至少可通过仪器检测。相应地，“光致变色-二色性的化合物”是在某些条件下同时表现出光致变色和二色性的(即线性偏振)性质的化合物，这些性质至少可通过仪器检测。因此，光致变色-二色性的化合物具有响应至少光化辐射而变的至少可见光辐射吸收光谱并能比另一分量更强地吸收至少透过的辐射的两个正交平面偏振分量之一。另外，关于上述常规光致变色化合物，本文公开的光致变色-二色性的化合物是热可逆的。也就是说，该光致变色-二色性的化合物可响应光化辐射从第一状态切换成第二状态并响应热能而返回所述第一状态。可包括在本文所述的客体相中的合适的光致变色-二色性的化合物的非限制性实例包括美国专利申请公开2005/0012998第[0089]至[0339]段中公开的那些，其公开内容经此引用并入本文。此外，适用于本文的某些光致变色-二色性的化合物的一般结构给出在美国专利No.7,342,112第5栏第35行至第31栏第3行和跨越第97-102栏的表V中，其公开内容经此引用并入本文。
此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该客体相可适于使所述至少一种光活性材料(即，所述至少一种光致变色化合物、至少一种二色性的化合物和/或至少一种光致变色-二色性的化合物)以所需速率从第一状态切换至第二状态和以所需速率返回第一状态。一般而言，常规光致变色/二色性的化合物可以响应光化辐射地从一种异构体形式转变成另一异构体形式，各异构体形式具有特性的吸收光谱和/或偏振特性。根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色化合物、二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物可能发生这种异构体转变。发生这种异构体转变(和反向转变)的速率或速度部分地取决于围绕所述至少一种光活性材料(即，所述至少一种光致变色化合物、至少一种二色性的化合物和/或至少一种光致变色-二色性的化合物)的材料(即，客体相)的性质。尽管在本文中是非限制性的，本发明人相信，光致变色/二色性的化合物的转变速率将部分地取决于客体相的挠性；即，构成该客体相的组分的活动性或粘度。特别地，尽管在本文中是非限制性的，据信，光致变色化合物、二色性的化合物和/或光致变色-二色性的化合物的转变速率一般将在具有挠性组合物的客体相中比在具有硬性或刚性组合物的客体相中更快。因此，根据本文公开的某些非限制性实施方案，该客体相可适于使所述至少一种光致变色化合物、二色性的化合物和/或光致变色-二色性的化合物以所需速率在各异构体状态之间转变。例如，尽管在本文中是非限制性的，可通过调节所述至少一种液晶材料的结构、分子量、聚合度和交联密度中的一种或多种来适应该客体相。
例如，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述至少一种光致变色-二色性的化合物可具有有第一吸收光谱的第一状态、有与所述第一吸收光谱不同的第二吸收光谱的第二状态，并可适应于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回第一状态。此外，该二色性的或光致变色-二色性的化合物可以在第一状态和第二状态之一或两者中是二色性的(即线性偏振的)。例如，尽管不要求，该二色性的或光致变色-二色性的化合物可以在活化的有色状态是线性偏振的和在漂白或褪色的(即未活化的)状态中是非偏振的。本文所用的术语“活化状态”是指当暴露在充分光化辐射下以使得所述光致变色/二色性的化合物的至少一部分从第一状态切换至第二状态的光致变色/二色性的化合物。此外，尽管不要求，该二色性的或光致变色-二色性的化合物可以在第一和第二状态中都是二色性的。尽管在本文中是非限制性的，例如，该二色性的或光致变色-二色性的化合物可以在活化状态和漂白状态下都线性偏振可见光辐射。此外，在此实施方案中，该二色性的或光致变色-二色性的化合物可以在活化状态下线性偏振可见光辐射和可以在漂白状态下线性偏振UV辐射。
在本文所述的相分离体系的某些非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体和/或客体相的所述至少一种液晶材料可以分别是可市购或已知的液晶单体或液晶材料。或者，在本文所述的相分离性聚合物体系的特定非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种可包含至少一种具有式I所示结构的含介晶体的化合物：
Figure BPA00001392066400391
在式I中，每个X可以独立地以下列表示：(i)基团-R；(ii)结构-(L)y-R所示的基团；(iii)结构-(L)-R所示的基团；(iv)结构-(L)w-Q所示的基团；(v)如下结构所示的基团：
Figure BPA00001392066400392
；(vi)-(L)y-P所示的基团；或(vii)-(L)w-[(L)w-P]y所示的基团。含有式I所示的某些合适的含介晶体的化合物的具体非限制性实例可见于2008年6月27日提交的美国申请序列号12/163,116，段落[0021]-[0046]、[0051]-[0055]和[0147]-[0213]，包括表1，其公开内容经此引用并入本文。此外，在式I中，每个基团P代表反应性基团。本文所用的术语“反应性基团”是指可以与另一分子反应形成键，如共价、极性共价或离子键的原子、键或官能团。例如，在某些非限制性实施方案中，反应性基团可以与基团反应，与共聚单体反应或与生长中的聚合物上的反应性基团反应，以将符合式I的结构或其残基结合入该聚合物中。根据各种非限制性实施方案，每个基团P可以独立地选自反应性基团，例如基团Q、氢、芳基、羟基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氨基、二-(C1-C18)烷基氨基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、多(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)亚烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰基亚苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中的至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾族化合物基团、类萜基团、生物碱基团及其混合物的取代或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其中该取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基或其混合物。
此外，尽管在本文中是非限制性的，在某些非限制性实施方案中，P可以是包含可聚合基团的反应性基团，其中该可聚合基团可以是适于参与聚合反应的任何官能团。聚合反应的非限制性实例包括Hawley′sCondensed Chemical Dictionary Thirteenth Edition，1997，JohnWiley & Sons，第901-902页中″polymerization(聚合)″的定义中描述的那些，其公开内容经此引用并入本文。例如，尽管在本文中是非限制性的，聚合反应包括：“加成聚合”，其中自由基是引发剂，其通过在一侧上加成到其上并同时在另一侧上产生新自由电子来与单体的双键反应；“缩聚”，其中两个反应分子结合形成更大分子，同时消除小分子，如水分子；和“氧化偶联聚合”。在另一非限制性实施方案中，P可以是未取代的或取代的开环易位聚合前体。此外，可聚合基团的非限制性实例包括羟基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、异氰酸基、氮丙啶、烯丙氧基羰氧基和环氧基，例如，环氧乙烷基甲基。在其它非限制性实施方案中，P可具有含多个反应性基团，如本文中公开的反应性基团的结构。例如，在某些非限制性实施方案中，P可具有含2至4个如本文所述的反应性基团的结构。在某些非限制性实施方案中，在P上具有多个反应性基团可确保更有效结合入聚合物中或确保个体聚合物链之间的交联。含多个反应性基团的P基团的合适的非限制性实例包括二丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；二丙烯酰氧基芳基；三丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；三丙烯酰氧基芳基；四丙烯酰氧基(C1-C18)烷基；四丙烯酰氧基芳基；二羟基(C1-C18)烷基；三羟基(C1-C18)烷基；四羟基(C1-C18)烷基；二环氧基(C1-C18)烷基；二环氧基芳基；三环氧基(C1-C18)烷基；三环氧基芳基；四环氧基(C1-C18)烷基；四环氧基芳基；二缩水甘油基氧基(C1-C18)烷基；二缩水甘油基氧基芳基；三缩水甘油基氧基(C1-C18)烷基；三缩水甘油基氧基芳基；四缩水甘油基氧基(C1-C18)烷基；和四缩水甘油基氧基芳基。
此外，参照式I，每个基团Q可代表羟基、氨基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸基、硫异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、C1-C18烷基氨基羰基、氨基羰基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氧基羰氧基或卤代羰基。在某些非限制性实施方案中，基团Q可以充当反应性基团以使包含至少一个基团Q的含介晶体的化合物可结合入聚合物或共聚物的骨架中。例如，Q可以是可聚合基团，如本文所述的那些，包括选自羟基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、异氰酸基、硫基、硫异氰酸基、氮丙啶、烯丙氧基羰氧基、羧酸或羧酸衍生物和环氧基，例如，环氧乙烷基甲基的基团。本文所用的术语“(甲基)丙烯酰氧基”和“(甲基)丙烯酰基氧基”可互换使用并且是指取代或未取代的丙-2-烯-1-酰基氧基结构。
如本文所述和参照式I，基团L、(L)y或(L)w代表具有1至500个原子键的线性长度的连接基。也就是说，对一般结构F-L-E而言，基团F和E之间的连接基的最长线性长度(其中基团F和E可各自一般代表基团P、R、Q、X或介晶体中的任一种)为1至500个键(包括插入原子)。应理解的是，当论述连接基的线性长度时，本领域技术人员会理解，可以通过测定线性序列中各键的长度和在连接基线性序列中被各种插入原子占据的距离并总计这些值来计算连接基的长度。在某些非限制性实施方案中，键的最长线性序列可以为在所连接的基团之间至少25个键。在另一些非限制性实施方案中，键的最长线性序列可以为至少30个键。在又一些非限制性实施方案中，键的最长线性序列可以为至少50个键。已经确定，在某些非限制性实施方案中，含至少25个键的连接基L改进所得含介晶体的化合物的各种益处。例如，含至少25个键的连接基可改进添加剂，如光致变色化合物在包含所述含介晶体的化合物的组合物中的溶解度；可提供包含所述含介晶体的化合物的组合物的更快或改进的配向性质；和/或可降低包含所述含介晶体的化合物的组合物的粘度。
每个基团L可以在每次出现情况下相同或不同地独立地选自单键、多取代、单取代、未取代或支化的间隔基，其独立地选自芳基、(C1-C30)烷基、(C1-C30)烷基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)全氟烷基、(C1-C30)全氟烷氧基、(C1-C30)烷基甲硅烷基、(C1-C30)二烷基甲硅烷氧基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧基羰基、(C1-C30)烷基羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基、(C1-C30)烷氧基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰基氨基、(C1-C30)烷基脲、(C1-C30)烷基硫代羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基硫基、(C2-C30)烯基、(C1-C30)硫代烷基、(C1-C30)烷基磺酰基、(C1-C30)烷基亚磺酰基或(C1-C30)烷基磺酰氧基，其中各取代基独立地选自(C1-C18)烷基、(C1-C18)烷氧基、氟、氯、溴、氰基、(C1-C18)链烷酸酯、异氰酸基、硫异氰酸基或苯基。根据各种非限制性实施方案，“w”可以是1至26的整数，“y”可以是2至25的整数，且“z”是1或2。应该指出，当例如在其中“y”和/或“w”是大于1的整数的结构(L)y或(L)w中相继出现多于一个L基团时，相邻L基团可具有或不具有相同结构。也就是说，例如，在具有结构-(L)3-或-L-L-L-(即，其中“y”或“w”是3)的连接基中，每个基团-L-可以独立地选自上述基团L中的任一种，且相邻-L-基团可具有或不具有相同结构。例如，在一个示例性的非限制性实施方案中，-L-L-L-可代表-(C1-C30)烷基-(C1-C30)烷基-(C1-C30)烷基-(即，其中每次出现的-L-以(C1-C30)烷基表示，其中每个相邻(C1-C30)烷基可以在烷基中具有相同或不同的碳数)。在另一示例性的非限制性实施方案中，-L-L-L-可代表-芳基-(C1-C30)烷基甲硅烷基-(C1-C30)烷氧基-(即，其中每次出现的-L-不同于相邻基团-L-)。因此，(L)y或(L)w的结构应被理解为涵盖连接基-L-的各种序列的所有可能的组合，包括其中相邻-L-基团中的一些或全部是相同的和其中所有相邻-L-基团是不同的那些。
仍参照式I，基团R代表端基并可选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷氧基羰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)或未取代或被氰基、氟、氯、溴或C1-C18烷氧基取代或被氟、氯或溴多取代的直链或支链C1-C18烷基。
如本文所述，基体相的所述第一液晶单体的至少一种和客体相的所述至少一种液晶材料可具有符合式I的结构。也就是说，在一个非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体可具有符合式I的结构且客体相的所述至少一种液晶材料的结构可以是另一液晶材料，如市售液晶材料。或者，在另一非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体可以是另一液晶单体，如市售液晶单体，且客体相的所述至少一种液晶材料的结构可具有符合式I的结构。在又一非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述液晶材料都可具有式I所示的结构，但是，在这些非限制性实施方案中，这些化合物的结构将不是相同的。也就是说，尽管所述第一液晶单体和所述液晶材料的结构都可一般性地由式I表示，但是所述第一液晶单体的分子结构将不同于所述液晶材料的分子结构。
进一步参照式I，在某些非限制性实施方案中，基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地为刚性直杆状液晶基团、刚性弯杆状液晶或刚性盘状液晶基团。介晶体-1和介晶体-2的结构可以是本领域中已知的任何合适的介晶基团，例如，但不限于，Demus等人，″Flüssige Kristalle inTabellen，″VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie，Leipzig，1974或″Flüssige Kristalle in Tabellen II，″VEBDeutscher Verlag für Grundstoffindustrie，Leipzig，1984中列举的那些中的任一种。此外，根据某些非限制性实施方案，基团介晶体-1和介晶体-2可独立地具有下示结构：
-[S1]c-[G1-[S2]d]d′-[G2-[S3]e]e′-[G3-[S4]f]f′-S5-
在某些非限制性实施方案中，进一步定义上述介晶体结构以使各基团各G1、G2和G3可以在每次出现情况下独立地选自：二价基团，其选自未取代或取代的芳基、未取代或取代的脂环族基团、未取代或取代的杂环基团及其混合物，其中取代基选自：基团P、卤素、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)烷基氨基、二-(全氟(C1-C18)烷基)氨基、C1-C18乙酰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、被氰基、卤素或C1-C18烷氧基单取代或被卤素多取代的直链或支链C1-C18烷基，和包含下式-M(T)(t-1)和-M(OT)(t-1)之一的基团，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能基团、有机官能烃基、脂族烃基和芳族烃基，且t是M的化合价。此外，在该介晶结构中，“c”、“d”、“e”和“f”可各自独立地选自0至20(包括端点)的整数，“d′”、“e′”和“f′”各自独立地为0至4的整数，条件是d′+e′+f′之和为至少1。仍参照上述介晶结构，基团S代表间隔基以使基团S1、S2、S3、S4和S5中的每一个可以在每次出现情况下独立地选自间隔基单元，该间隔基单元选自：
(A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-或-(Si(CH3)2O)h-，其中“g”在每次出现情况下独立地选自1至20且“h”是1至16的整数(包括端值)；
(B)-N(Z)-、-C(Z)＝C(Z)-、-C(Z)＝N-、-C(Z′)2-C(Z′)2-或单键，其中Z在每次出现情况下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基且Z′在每次出现情况下独立地选自C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基；或
(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N＝N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直链或支链C1-C24亚烷基，所述C1-C24亚烷基是未取代的、被氰基或卤素单取代或被卤素多取代；
条件是当两个包含杂原子的间隔基单元连接在一起时，这些间隔基单元连接以使杂原子不直接相互连接，当S1和S5连接到另一基团上时，它们连接以使两个杂原子不直接相互连接。
根据本文中公开的具体的非限制性实施方案，在上述介晶体结构中，“c”、“d”、“e”和“f”可各自独立地选自1至20(包括端值)的整数；“d′”、“e′”和“f′”可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少1。根据本文中公开的另一些非限制性实施方案，“c”、“d”、“e”和“f”可各自独立地选自0至20(包括端值)的整数；“d′”、“e′”和“f′”可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少2。根据本文中公开的另一些非限制性实施方案，“c”、“d”、“e”和“f”可各自独立地选自0至20(包括端值)的整数；“d′”、“e′”和“f′”可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少3。根据本文中公开的又一些非限制性实施方案，“c”、“d”、“e”和“f”可各自独立地选自0至20(包括端值)的整数；“d′”、“e′”和“f′”可各自独立地选自0、1、2、3和4，条件是d′+e′+f′之和为至少1。
最后，参照式I，在本公开内容的各种非限制性实施方案中的所述含介晶体的化合物的结构要求：
当基团X由-R表示时，“w”为1至25的整数，且“z”为1；
当基团X由-(L)y-R表示时，“w”为1，“y”为2至25的整数且“z”为1；
当基团X由-(L)-R表示时，“w”为3至26的整数，且“z”为2；
当基团X由-(L)w-Q表示时，如果式I中的基团P由可以与另一基团Q相同或不同的基团Q表示，“w”为1且“z”为1，如果基团P不是基团Q(即，P是如本文中定义的另一基团)，则各“w”独立地为1至26的整数且“z”为1；
当基团X由下示结构表示时
“w”为1，“y”为2至25的整数且“z”为1；
当基团X由-(L)y-P表示时，“w”为1，“y”为2至26的整数且“z”为1，且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列；和
当基团X由-(L)w-[(L)w-P]y表示时，各“w”独立地为1至25的整数，“y”为2至6的整数且“z”为1。
根据所述含介晶体的化合物的某些非限制性实施方案，所述含介晶体的化合物可以是官能的含单介晶体的化合物(即含有一个介晶结构的含介晶体的化合物)。根据一个非限制性实施方案，该官能的含单介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X由-R表示，“w“为1至25的整数且“z”为1。根据另一非限制性实施方案，该官能的含单介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X由-(L)y-R表示，“w”为1，“y”为2至25的整数且“z”为1。
根据所述含介晶体的化合物的其它非限制性实施方案，所述含介晶体的化合物可以是官能的含双介晶体的化合物(即，含有两个介晶结构(可以相同或不同)的含介晶体的化合物)。对各种非限制性实施方案而言，该官能的含双介晶体的化合物的结构将在两个介晶单元之间具有长链连接基。根据一个非限制性实施方案，该官能的含双介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X由-(L)-R表示，“w”为3至26的整数且“z”为2。根据另一非限制性实施方案，该官能的含双介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X如下所示
Figure BPA00001392066400471
“w”为1，“y”为2至25的整数且“z”为1。
在所述含介晶体的化合物的另一非限制性实施方案中，所述含介晶体的化合物可以是官能的含单介晶体的化合物(即含有一个介晶结构的含介晶体的化合物)。根据具体的非限制性实施方案，该官能的含单介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X由-(L)w-Q表示且如果式I中的基团P由可以与另一基团Q相同或不同的基团Q表示，“w”为1且“z”为1，如果基团P不是基团Q，则各“w”独立地为1至26的整数且“z”为1。根据具体的非限制性实施方案，这种实施方案的结构可含有两个可以相同或不同并可以与一个或多个其它单体单元是反应性的基团Q，它们可反应形成共聚物。根据这些非限制性实施方案，所述含介晶体的化合物可以是可结合入聚合物骨架，例如客体相中的聚合物骨架中的二官能单体。也就是说，该含介晶体的基团将结合入聚合物骨架中并在每个末端通过基团Q的残基连接到形成的聚合物上。在另一非限制性实施方案中，该官能的含单介晶体的化合物可具有式I所示的结构，其中基团X由-(L)y-P表示，“w”为1，“y”为2至25的整数且“z”为1；且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列。在具体的非限制性实施方案中，-(L)y-可以在介晶体和P之间包含至少50个键的线性序列。在另一非限制性实施方案中，所述含介晶体的化合物可具有符合式I的结构，其中基团X由结构-(L)w-[(L)W-P]y表示，各“w”独立地为1至25的整数，“y”为2至6的整数且“z”为1。根据这些实施方案，所述含介晶体的化合物可具有3至7个反应性基团P。
合适的基体相的液晶单体或客体相的液晶材料的其它非限制性实施方案包括具有式III所示结构的材料：
其中R、介晶体-1、L和Q如本文中定义。
根据各种非限制性实施方案，所述至少部分固化的基体相可包含至少第一液晶单体的聚合物残基。根据这些实施方案，所述至少第一液晶单体可以是本文参照相分离聚合物的基体相描述的液晶单体中任一项。至少部分固化该基体相可包括如本文所述至少部分聚合基体相的所述至少第一液晶单体。例如，可以使基体相的所述第一液晶单体的至少一部分至少部分聚合并由此与所述至少一种光活性材料的至少一部分和客体相的所述至少一种液晶材料分离以产生包含至少所述第一液晶单体的聚合物残基的基体相。可联合本文公开的各种非限制性实施方案使用的非限制性聚合方法包括光引发的聚合和热引发的聚合。
根据本公开内容的相分离性聚合物体系的具体的非限制性实施方案，客体相的所述至少一种液晶材料可包含至少一种第二液晶单体。根据其中所述至少一种液晶材料包含至少一种第二液晶单体的某些非限制性实施方案，可以使所述至少一种第二液晶单体至少部分聚合。在这些非限制性实施方案中，该客体相可包含至少一种第二液晶单体的残基，以使该客体相是至少部分固化的客体相。所述至少第二液晶单体的具体的非限制性实例可包含液晶单体，例如至少一种式I或III所示的含介晶体的化合物。作为所述至少第二液晶单体的其它合适的液晶单体包括在本公开内容中的其它地方描述或提到的其它液晶单体。
在具体的非限制性实施方案中，所述至少一种第二液晶单体可不同于所述第一液晶单体。例如，在某些非限制性实施方案中，所述至少一种第二液晶单体可以是以与所述至少一种第一液晶单体不同的聚合速率，例如以比所述至少一种第一液晶单体的聚合速率更快的聚合速率或更慢的聚合速率聚合的液晶单体。另选或另外，客体相的所述至少一种第二液晶单体可经由与基体相的所述至少一种第一液晶单体不同的聚合引发方法或聚合机理聚合。例如，但在本文中非限制性的，至少一种第二液晶单体可通过热引发聚合，所述至少一种第一液晶单体可通过UV辐射引发来聚合；或所述至少一种第二液晶单体可通过自由基加成机理聚合，且所述至少一种第一液晶单体可通过缩合机理聚合。本领域技术人员会认识到，在本公开内容的各种非限制性实施方案中可以使用所述第一液晶单体和所述第二液晶单体的其它引发方法或聚合机理，此类方法和机理被视为包括在本公开内容中。
该相分离性聚合物体系的具体的非限制性实施方案包含含至少第二液晶单体的客体相，其中该客体相可以以与基体相不同的速率至少部分固化。例如，根据一个非限制性实施方案，该客体相可以以比基体相至少部分固化的速率慢的速率至少部分固化。根据另一非限制性实施方案，该客体相可以以比基体相至少部分固化的速率快的速率至少部分固化。
根据某些非限制性实施方案，该相分离性聚合物体系可包含至少第二晶体单体，其中所述至少第二液晶单体可通过与所述至少第一液晶不同的引发方法聚合。因此，根据这种非限制性实施方案，该客体相可通过与基体相不同的聚合引发方法至少部分固化。在另一些非限制性实施方案中，该相分离性聚合物体系可包含至少第二晶体单体，其中所述至少第二液晶单体可通过与所述至少第一液晶不同的聚合机理聚合。因此，根据这种非限制性实施方案，该客体相可通过与基体相不同的聚合机理至少部分固化。
根据该相分离性聚合物体系的各种非限制性实施方案，客体相，例如，未固化的客体相或至少部分固化的客体相可具有比至少部分固化的基体相低的Fischer微硬度。本文所用的Fischer微硬度是体系、聚合物、相或聚合相，例如，未固化或至少部分固化的客体相或至少部分固化的基体相的硬度(或软度)的量度。据信，所述至少一种液晶材料，例如，本文中公开的含介晶体的化合物的结构中的提高的挠性可赋予该组合物，如客体相或至少部分固化的客体相某些合意的特性。例如，不希望受限于任何解释，但据信，挠性，如所述至少一种液晶材料中，例如，根据式I和III的含介晶体的化合物中的一个或多个连接基“L”或其残基中的挠性，可导致具有“更软”结构的客体相或至少部分固化的客体相。如本文所用，关于本文所述的相分离的聚合物体系的一个或多个相(包括未固化和至少部分固化的相)的特征，术语“更软”是指表现出通常小于150牛顿/平方毫米，例如0至149.9牛顿/平方毫米的Fischer微硬度的组合物。具有更软结构的相分离性聚合物体系的固化相可能表现出所需或改进的特性，例如改进的液晶特性、改进的光致变色性能、改进的二色性的性能和/或改进的光致变色-二色性的性能。例如，对未固化的相和至少部分固化的相，例如液晶聚合物、液晶共聚物或液晶(共)聚合物共混物而言，可能希望在聚合物中具有硬和/或软链段或组分。固化聚合物可由硬和软链段或组分构成的构思是本领域中已知的(参见，例如，″Structure-Property-Relationship inPolyurethanes″，Polyurethane Handbook，G.Oertel编辑，第2版，Hanser Publishers，1994，第37-53页，经此引用并入本文)。因此，例如，硬相、链段或组分可以在至少部分固化的聚合物结构或相内包括更结晶或半结晶的区域，而软相、链段或组分包括更无定形、非晶或橡胶状的区域。在某些非限制性实施方案中，可以例如通过测量包含组分、材料、单体或单体残基的固化聚合物的Fischer微硬度来测定相中的组分、材料、单体或单体残基的结构对所得相，如客体相或基体相的硬度或软度的贡献。相的物理性质源自它们的分子结构并取决于结构单元的选择，例如材料、单体、所述至少第一液晶单体、所述至少第二液晶单体和其它反应物、添加剂、硬与软链段的比率以及由材料和/或聚合物链之间的原子相互作用造成的超分子结构的选择。在Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，第A21卷，第665-716页中描述了用于制备聚合物，例如聚氨酯的材料和方法，其描述经此引用并入本文。
例如，在本文所述的光致变色、二色性的和/或光致变色-二色性的化合物和固化相、层和涂层中，据信，该层和涂层，包括固化层和涂层中的相的软链段或组分可以为该光致变色、光致变色-二色性的和/或二色性的化合物从第一状态反向转变成第二状态提供改进的增溶环境，而相，如基体相或涂层中的硬链段或组分为该材料或涂层提供结构完整性和/或防止可转变的化合物迁移。在光致变色、二色性的和/或光致变色-二色性的化合物的一个非限制性用途中，一个或多个相中的软和硬材料的平衡可实现合适的固化材料或固化层或涂层的所需益处，即还表现出良好的光致变色、二色性的和/或光致变色-二色性的响应特性的具有Fischer微硬度为0至150牛顿/平方毫米的相的材料、层或涂层。在另一非限制性用途中，该光致变色、二色性的和/或光致变色-二色性的化合物可位于客体相，如Fischer微硬度小于60牛顿/平方毫米，例如0至59.9牛顿/平方毫米，另选5至25牛顿/平方毫米的未固化或至少部分固化的客体相中，其可包括在含一种或多种更硬聚合物材料的基体相中以提供结构强度。在另一非限制性应用中，该光致变色、二色性的和/或光致变色-二色性的化合物可以在结合入硬聚合物基体相涂层或材料，例如，Fischer微硬度大于150牛顿/平方毫米，例如150至200牛顿/平方毫米或甚至更高的基体相中的软聚合物客体相内。
根据本文中公开的相分离性聚合物体系的其它非限制性实施方案，可能希望的是具有比至少部分固化的客体相软的至少部分固化的基体相。例如，根据某些非限制性实施方案，本公开内容可提供包含软基体相和较硬客体相的可切换液晶盒。因此，根据这些非限制性实施方案，该相分离性聚合物体系可包含Fischer微硬度比所述至少部分固化的基体相高的至少部分固化的客体相。上面阐述硬(即，高)Fischer微硬度值和软(即，低)Fischer微硬度的非限制性实例。根据这些非限制性实施方案，所述至少一种光活性材料可以在相分离时选择性集中在基体相中。所述至少一种光活性材料可以在基体相中表现出相比于较硬客体相中的光活性材料改进的光致变色和/或二色性的性质。
根据相分离性聚合物体系的某些非限制性实施方案，所述至少一种光活性材料可能适于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回第一状态。例如，在其中所述至少一种光活性材料选自光致变色化合物或光致变色-二色性的化合物的那些非限制性实施方案中，所述至少一种光活性材料可以响应至少光化辐射地从第一无色或透明状态切换至第二有色状态和响应热能地从有色状态返回无色/透明状态。在其中所述至少一种光活性材料选自二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物的其它非限制性实施方案中，所述至少一种光活性材料可以响应至少光化辐射地从第一非偏振状态切换至第二偏振状态和响应热能地从偏振状态返回非偏振状态。在该二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物的其它非限制性实施方案中，第一状态可以是偏振状态且第二状态可以是非偏振状态。在又一些非限制性实施方案中，该二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物的第一和第二状态都可以是偏振的，例如在这两种状态下都以相同的总体方向偏振，或在其它非限制性实施方案中可以在一种状态中以与另一状态相比不同的方向偏振辐射。在本文所述的相分离性聚合物体系的具体的非限制性实施方案中，所述至少一种光活性材料可以在结合入客体相中时具有比所述至少部分固化的基体相中的光活性材料改进的性能特性。该光活性材料的改进的性能特性的一个非限制性实例是更快的动力学。关于能响应至少光化辐射的吸收地从第一状态转变成第二状态和响应热能地从第二状态转变回第一状态的光活性材料，如光致变色化合物、二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物使用时，本文所用的术语“更快的动力学”是指对在第一环境中的光活性材料，如客体相而言，与在第二环境中的光活性材料，如基体相相比，通过T1/2测得的从第一状态转变成第二状态或从第二状态转变回第一状态中的至少一种的动态速率更快(即该转变花费更短的时间量)。本文所用的术语“T1/2”是光活性材料的光学密度衰减至其活化值的一半的值所必需的时间量的量度。
根据本公开内容的相分离性聚合物体系的其它非限制性实施方案，至少部分固化的基体相的至少所述第一液晶单体的聚合物残基，和客体相，例如未固化的客体相或至少部分固化的客体相中的所述至少一种液晶材料中的至少一种的至少一部分，可以至少部分有序化。根据这些非限制性实施方案，至少部分固化的基体相的至少所述第一液晶单体的聚合物残基的至少一部分，和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分，可以至少部分有序化以使得至少所述第一液晶单体的聚合物残基的至少部分有序化的部分具有第一总体方向且客体相的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与所述第一总体方向总体上平行的第二总体方向。如本文中其它地方详细阐述的那样，在某些非限制性实施方案中，基体相的至少所述第一液晶单体的聚合物残基得至少一部分和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分可以在至少部分固化至少一部分基体相之前至少部分有序化，或另选，基体相的至少所述第一液晶单体的聚合物残基，和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分可以在至少部分固化至少一部分基体相后和甚至，根据具体的非限制性实施方案，在至少部分固化至少一部分客体相后，至少部分有序化。在本文中详细阐述了使基体相(其在某些非限制性实施方案中可以是至少部分固化的基体相)的至少所述第一液晶单体的聚合物残基和客体相(其在某些非限制性实施方案中可以是至少部分固化的客体相)的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化的方法，并且包括但不限于，使液晶材料或单体(或单体残基)暴露在磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力中的至少一种下。使所述相的液晶材料或单体(或单体残基)的至少一部分至少部分有序化的其它非限制性实施方案可包括使用如本文中详述的配向机构或配向材料。
根据本文所述的相分离性聚合物体系的其它非限制性实施方案，至少部分固化的基体相和客体相中的至少一种可进一步包含选自液晶、液晶控制添加剂、非线性光学材料、染料、二色性的染料(如本文描述的那些)、配向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂、自由基清除剂、偶联剂、倾斜控制添加剂、嵌段或非嵌段聚合物材料或粘附促进剂的一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂的非限制性实例详细描述在2008年6月27日提交的名称为“FormulationsComprising Mesogen Containing Compounds”的美国申请序列号12/163,180的段落[0085]-[0105]中，其公开内容经此引用并入本文。
本公开内容的又一些非限制性实施方案提供光学元件。根据各种非限制性实施方案，该光学元件可包含基底和在基底的至少一部分上的至少部分层或涂层，其中该层包含相分离性聚合物体系，如本文中所述的液晶相分离性体系。本文所用的术语“层”包括可至少部分固化的层、涂层和薄膜。根据该光学元件的某些非限制性实施方案，该液晶相分离性聚合物体系可包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相，和含至少一种选自光致变色化合物、二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物的光活性材料和至少一种液晶材料的客体相。至少一部分客体相可以在至少所述第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中与至少一部分基体相分离。在本文中详细描述了该相分离性聚合物体系的非限制性实例。例如，在一个非限制性实施方案中，基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种可以是具有式I所示结构的含介晶体的材料：
其中在本文中详细阐述了P、L、介晶体-1和X的可能结构；和“w”和“z”的数值，或如本文中所述的具有式III所示结构的含介晶体的材料。在其它非限制性实施方案中，基体相的第一液晶单体和/或基体相的液晶材料可包含市售或已知液晶单体或液晶材料。光学元件的实例包括，但不限于，选自眼用元件和器具、显示元件和器件、窗、镜子和有源和无源液晶盒元件和器件的元件或器件。
一般而言，适合与本文中公开的光学元件的各种非限制性实施方案联合使用的基底包括，但不限于，由有机材料、无机材料或其组合形成的基底(例如复合材料)。在2008年6月27日提交的名称为“Formulations Comprising Mesogen Containing Compounds”的美国申请序列号12/163,180的段落[0134]-[0143]中更详细描述可根据本文公开的各种非限制性实施方案使用的基底的非限制性实例和详述，其公开内容经此引用并入本文。
在光学元件的具体的非限制性实施方案中，使至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的至少一部分聚合物残基和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化。可以使各种非限制性实施方案至少部分有序化以使至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分有序化的部分具有第一总体方向，且客体相的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与所述第一总体方向总体上平行的第二总体方向。在本文中详细描述了使所述相的液晶材料和单体(包括单体的残基)至少部分有序化的方法。
在该光学元件的具体的非限制性实施方案中，客体相的所述至少一种液晶材料可包含至少一种第二液晶单体的残基，其可以至少部分聚合以使该客体相为至少部分固化的客体相。如本文所述，在某些非限制性实施方案中，客体相的所述至少一种第二液晶单体可以以与基体相的所述至少第一液晶单体不同的速率，例如以更慢的速率或更快的速率聚合。例如，客体相的所述至少一种第二液晶单体可通过与基体相的所述至少第一液晶单体不同的引发方法或不同的聚合机理聚合。因此，根据一个非限制性实施方案，所述至少一部分客体相可以以比所述至少一部分基体相慢的速率固化，根据另一非限制性实施方案，所述至少一部分客体相可以以比所述至少一部分基体相快的速率固化。
根据其它非限制性实施方案，基底的表面的至少一部分上的所述至少部分层可适于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回第一状态。如本文中详细论述的那样，所述至少部分层包含含有其中带有至少一种光活性材料的客体相的液晶相分离体系。所述至少一种光活性材料可选自光致变色化合物、二色性的化合物和光致变色-二色性的化合物，它们中的每种可适于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回所述第一状态。在其它非限制性实施方案中，该基底的表面的至少一部分上的所述至少部分层可适于在第一状态和第二状态中的至少一种中线性偏振至少透过的辐射。例如，所述至少一种光活性化合物可包含二色性的化合物和/或光致变色-二色性的化合物以使得所述至少部分层可适于在第一状态和第二状态中的至少一种中线性偏振至少透过的辐射。在其它非限制性实施方案中，所述至少部分层可包含能在第一和第二状态之一或两者中线性偏振至少透过的辐射的一种或多种元素。
该光学元件的其它非限制性实施方案可以在基底的表面的至少一部分上包含一个或多个附加的至少部分层，其中所述一个或多个附加层可选自粘结层、底漆层、耐磨涂层、硬涂层、保护涂层、反射涂层、常规光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振涂层、圆偏振涂层、椭圆偏振涂层、过渡涂层或其组合。在某些非限制性实施方案中，可以在包含液晶相分离性体系的所述至少部分层之前向基底表面上涂布一个或多个所述附加的至少部分层。也就是说，所述一个或多个附加的至少部分层可以在基底表面和液晶相分离性体系层之间。在其它非限制性实施方案中，可以在包含液晶相分离性体系的所述至少部分层之后向基底上涂布一个或多个所述附加的至少部分层。也就是说，所述一个或多个附加的至少部分层可以涂布到该液晶相分离性体系层的至少一部分外表面上或另选涂布到涂在该液晶相分离性体系层外表面上的一个或多个其它附加层的外表面上。在又一些非限制性实施方案中，一个或多个所述附加层可以在基底的至少不同部分上，例如在与液晶相分离性体系层不同的基底表面上，如基底的相反表面上。在本文中和在2008年6月27日提交的名称为“Formulations Comprising Mesogen ContainingCompounds”的美国申请序列号12/163,180的段落[0144]-[0151]中详细描述了所述至少一个附加的至少部分层的非限制性实例，其公开内容经此引用并入本文。
本公开内容的又一些非限制性实施方案提供包含含至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化的基体相；和含至少一种光活性材料和至少一种液晶材料，如本文中论述的液晶材料的客体相的制品，其中至少一部分客体相与至少一部分基体相在所述第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中分离。所述至少一种光活性材料可选自如本文中详述的光致变色化合物、二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物。如本文中所述，所述至少一种液晶材料可以是如本文中所述的至少一种第二液晶单体或其残基。在具体的非限制性实施方案中，所述第一液晶单体和所述至少一种液晶单体中的至少一种可包含至少一种如本文中详细描述的具有式I或III所示的结构的含介晶体的化合物。制品的非限制性实例包括模制品、组装制品和流延制品。例如，制品，如模制、组装或流延制品可用于各种应用和各种相关器件，例如，但不限于，用于光学数据存储应用、用作光掩模、用作装饰性颜料；用于化妆品和用于安全应用(参见，例如美国专利No.6,217,948，其公开内容经此引用并入本文)；用作用于医疗、牙科、粘合剂和立体平版印刷应用的可固化树脂(参见，例如，美国专利No.7,238,831，其公开内容经此引用并入本文)。
本公开内容的其它非限制性实施方案提供形成本文所述的相分离性聚合物体系(如液晶相分离性聚合物体系)、光学元件和制品的方法。例如，根据某些非限制性实施方案，本公开内容提供形成可结合入光学元件或制品中的液晶相分离性光致变色、二色性的或光致变色-二色性的聚合物体系的方法。根据这些方法，形成液晶相分离性光致变色、二色性的或光致变色-二色性的聚合物体系可包括提供包含基体相形成材料、客体相形成材料和至少一种光活性材料的相分离性聚合物形成组合物；使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化；使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离；和至少部分固化至少一部分基体相形成材料以产生至少部分固化的基体相。
根据这些方法的非限制性实施方案，该基体相形成材料可包含如本文所述的至少第一液晶单体；该客体相形成材料可包含至少一种如本文所述的液晶材料，所述至少一种光活性材料可选自如本文所述的光致变色化合物、二色性的化合物或光致变色-二色性的化合物。
根据这些非限制性实施方案，使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化可包括使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体至少部分有序化和使客体相形成材料的所述至少一种液晶材料至少部分有序化以使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的至少部分有序化的部分具有第一总体方向且客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与第一总体方向总体上平行的第二总体方向。在其它非限制性实施方案中，该有序化步骤可进一步包括使所述至少一种光活性材料至少部分有序化，例如，在所述至少一种光活性材料包含二色性的化合物和/或光致变色-二色性的化合物时，以使得所述至少一种光活性材料具有与第一总体方向和第二总体方向总体上平行的第三总体方向。在本文中详细描述了使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的至少一部分、客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的至少一部分和在某些非限制性实施方案中所述至少一种光活性材料至少部分有序化的方法，并且其可包括通过使至少一部分所述材料暴露在磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力中的至少一种下来使所述材料有序化。使至少一部分所述材料至少部分有序化的其它非限制性实施方案可包括如本文中详细描述的那样使用配向机构或配向材料。
根据所述方法的具体的非限制性实施方案，客体相形成材料的所述至少一种液晶材料可选自含介晶体的化合物或第二液晶单体。在本文中详细描述了在客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的这些非限制性实施方案中可以使用的含介晶体的化合物和液晶单体的非限制性实例。在该方法的某些非限制性实施方案中，客体相形成材料的所述至少一种液晶材料可包含至少一种如本文中详细阐述的具有式I和III所示的结构的含介晶体的化合物。在所述方法的其它非限制性实施方案中，该基体相形成材料的所述第一液晶单体可包含至少一种如本文中详细阐述的具有式I和III所示的结构的含介晶体的化合物。
关于使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离的方法步骤，可以如本文所述通过使用聚合诱导的相分离和溶剂诱导的相分离之一影响至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料的分离。在一个非限制性实施方案中，使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离可以使所述至少一种光活性材料选择性集中在客体相形成材料，如已至少部分与基体相形成材料分离的客体相形成材料的那些部分中。在其它非限制性实施方案中，所述至少一种光活性材料可以选择性集中在基体相形成材料，如至少部分与客体相形成材料分离的基体相形成材料的那些部分中。在其中所述至少一种光活性材料包含两种或更多种光活性材料的又一些非限制性实施方案中，一些但并非所有的一种(或多种)光活性材料可以选择性集中在客体相形成材料中，而第二(或更多种)光活性材料可选择性集中在基体相形成材料中或另选可以均匀分散在客体相形成材料和基体相形成材料两者中。
根据一个非限制性实施方案，可通过聚合诱导的相分离影响使所述至少一部分客体相形成材料与所述至少一部分基体相形成材料分离。例如，在一个非限制性实施方案中，使所述至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离可包括使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的至少一部分至少部分聚合。如本文所述，使至少一部分客体相形成材料聚合(或固化)可能导致所述至少一种第一液晶单体在基体相内形成所述至少一种第一液晶单体的残基。在其中客体相形成材料的所述至少一种液晶材料包含至少第二液晶单体的另一非限制性实施方案中，使所述至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离可进一步包括使客体相形成材料的所述至少第二液晶单体的至少一部分至少部分聚合。在这些非限制性实施方案中，使所述至少第二液晶单体的至少一部分至少部分聚合可能导致至少一部分客体相内的第二液晶单体的聚合物残基。
在其中该方法进一步包括在使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离后使至少一部分客体相至少部分聚合的其它非限制性实施方案中，该客体相形成材料可包含可以如本文所述以与基体相形成材料的所述至少第一液晶单体不同的时间或速率，例如通过不同的聚合引发方法或不同的聚合机理聚合的单体。在一个非限制性实施方案中，客体相形成材料的所述至少一种液晶材料是可以如本文所述以与基体相形成材料的所述至少第一液晶单体不同的时间或速率，例如通过不同的聚合引发方法或不同的聚合机理聚合的至少一种第二液晶单体。根据这些非限制性实施方案，该方法包括例如通过使客体相形成材料中的所述至少一种第二液晶单体或其它单体聚合来使客体形成材料至少部分聚合(或固化)。在具体的非限制性实施方案中，该客体相形成材料可包含可以在固化基体相后或在基体相固化过程中在客体相中聚合的另一单体，例如非液晶单体。在某些实施方案中，可以在使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离后通过聚合诱导的相分离影响使至少一部分客体相形成材料至少部分聚合。在其它实施方案中，可以在使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离后通过溶剂诱导的相分离使至少一部分客体相形成材料至少部分聚合。
在所述方法的又一些非限制性实施方案中，所述方法可进一步包括用如本文所述的液晶相分离性聚合物体系，如液晶相分离性光致变色、二色性的或光致变色-二色性的聚合物体系涂布基底表面的至少一部分。可以通过本领域中已知的多种方法，例如，但不限于，吸收、涂布、重叠模塑、旋涂、喷涂、喷涂和旋涂、幕涂、流涂、浸涂、注射成型、流延、辊涂、刮涂、流延涂布、逆向辊涂、转移辊涂布、吻合/挤压涂布、凹版辊涂布、狭缝模头涂布、刮板涂布、刀涂和杆/棒涂和线涂涂布基底表面的至少一部分。在″Coating Processes″，Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，第7卷，第1-35页，2004中描述了适用在本公开内容的某些非限制性实施方案中的各种涂布方法。在美国专利No.6,433,043第1栏第31行至第13栏第54行中描述了吸收方法。这些参考文献各自的公开内容全文经此引用并入本文。根据某些非限制性实施方案，所述至少部分涂布的基底可以是如本文所述的光学元件的一部分。在具体的非限制性实施方案中，该光学元件可以是眼用元件，如矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以是分节或非分节多视透镜(例如但不限于，双焦点透镜、三焦点透镜和渐变透镜)以及用于矫正、保护或提高(美容用或其它)视力的其它元件，包括但不限于，隐形眼镜、眼内透镜、放大透镜和防护透镜或护目镜；还可以包括部分成型透镜和透镜坯。在其它非限制性实施方案中，所述至少部分涂布的基底可结合入如本文所述的制品中。
在所述方法的其它非限制性实施方案中，本文所述的相分离性聚合物组合物可进一步包含至少一种选自液晶、液晶控制添加剂、非线性光学材料、染料、配向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂、自由基清除剂、偶联剂、倾斜控制添加剂、嵌段或非嵌段聚合物材料、粘附促进剂或它们的任何组合的添加剂。在本文其它地方描述了所述至少一种添加剂的实例。根据各种非限制性实施方案，所述至少一种添加剂中的任何特定化合物可主要存在于相分离性聚合物组合物的基体相中，主要存在于相分离性聚合物组合物的客体相中，或大致均匀分布在相分离性聚合物组合物的基体相和客体相两者中。
此外，根据各种非限制性实施方案，包含液晶聚合物和分布在其中的液晶材料的片材可通过将片材的至少一部分层压、熔合、模内浇铸和粘接到光学基底上中的至少一种接合到光学基底的至少一部分上。
另一非限制性实施方案提供制造用于光学染料的配向机构的方法，包括在光学基底的至少一部分上形成包含互穿聚合物网络的至少部分涂层。本文所用的术语“互穿聚合物网络”是指未相互键合的聚合物的缠结组合，其中至少一种是交联的。因此，本文所用的术语互穿聚合物网络包括半互穿聚合物网络。例如，参见L.H.Sperling，Introduction  to Physical Polymer Science，John Wiley & Sons，New York(1986)第46页。根据这种非限制性实施方案，该方法包括在光学基底的至少一部分上赋予取向机构和在所述取向机构的至少一部分上施加可聚合组合物和液晶材料。之后，可以用取向机构的至少一部分使至少一部分液晶材料至少部分配向。在至少部分配向至少一部分液晶材料后，可以对所述至少部分涂层的至少一部分施以双重固化过程，其中将至少一部分液晶材料至少部分定形和将至少一部分可聚合组合物至少部分定形。根据这种非限制性实施方案，可以在至少部分定形可聚合组合物之前、之后或基本上同时地至少部分定形至少一部分液晶材料。
例如，在一个非限制性实施方案中，可以使该互穿聚合物网络的至少一部分液晶材料暴露在紫外线辐射下以至少部分定形至少一部分液晶材料。之后，至少一部分可聚合组合物可通过暴露在热能下来至少部分定形。尽管在本文中是非限制性的，根据这种非限制性实施方案，该可聚合组合物可包含二羟基和异氰酸酯单体，且液晶材料可包含液晶单体。本文所用的术语“热能”是指任何形式的热。
在另一非限制性实施方案中，在使至少一部分液晶材料暴露在紫外线辐射下以使至少一部分液晶材料至少部分定形之前，可以使至少一部分可聚合组合物暴露在足以使至少一部分可聚合组合物至少部分定形的热能下。此外，可以在使至少一部分涂层暴露在热能下之前、之中或之后和在至少部分定形至少一部分液晶材料之前，使至少一部分液晶材料至少部分配向。
在又一非限制性实施方案中，可以与至少部分定形至少一部分液晶材料基本同时地，例如，通过同时使所述至少部分涂层暴露在UV和热能下，来至少部分定形至少一部分可聚合组合物。
通常，根据本文公开的各种非限制性实施方案的包含互穿聚合物网络的所述至少部分涂层可具有实现该配向机构的所需厚度所必需的任何厚度。例如，尽管在本文中是非限制性的，在一个非限制性实施方案中，包含互穿聚合物网络的所述至少部分涂层的厚度可以为1至100微米。此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该互穿聚合物网络的可聚合组合物可以是各向同性材料或各向异性材料，条件是所述至少部分涂层整体上是各向异性的。
现在将描述根据各种非限制性实施方案的光学元件。现在参照图2，一个非限制性实施方案提供一般标作220的眼用元件，其包含眼用基底222和用于光学染料的配向机构(一般标作223)，后者包含至少一个含有接合到其至少一部分上的至少部分有序化的液晶材料的至少部分涂层224。本文所用的术语“接合到”是指与物体直接接触或通过一个或多个其它结构或材料(其中至少一个与该物体直接接触)与物体间接接触。在上文中详细阐述了形成此类配向机构的非限制性方法。此外，在上文中详细阐述了可以与本文公开的光学元件和眼用元件的各种非限制性实施方案联合使用的光学元件和基底以及眼用元件和基底的非限制性实例。
如本文所述，配向厚的单相液晶涂层所需的时间通常长于配向相同材料的较薄涂层所需的时间。因此，尽管不要求，但根据其中需要具有厚配向机构的光学元件的某些非限制性实施方案，该配向机构可包含多个至少部分涂层。例如，继续参照图2，根据一个非限制性实施方案，配向机构223的所述至少一个至少部分涂层224可包含含至少部分有序化的液晶材料的第一至少部分涂层226和在所述第一至少部分涂层226的至少一部分上的包含至少部分配向的液晶材料的至少一个附加的至少部分涂层228。
尽管在本文中是非限制性的，例如，根据各种非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层226可具有0.5至20微米，0.5至10微米和2至8微米的厚度(通常标作227)。此外，例如但不限于，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述至少一个附加的至少部分涂层228可具有1微米至25微米的厚度(通常标作229)，可进一步具有5微米至20微米的厚度。根据又一非限制性实施方案，至少一个附加的至少部分涂层可具有大于6微米的厚度并可进一步具有至少10微米的厚度。
再此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，所述第一至少部分涂层226比所述至少一个附加的至少部分涂层228薄。例如且非限制性地，在一个非限制性实施方案中，所述第一至少部分涂层226可具有2微米至8微米的厚度，所述至少一个附加的至少部分涂层228可具有10微米至20微米的厚度。在上文中详细描述了制造此类涂层的非限制性方法。
再根据本文公开的各种非限制性实施方案，该配向机构的所述至少部分涂层(或片材)可进一步包含至少一种选自配向促进剂、动力学增强添加剂、光引发剂、热引发剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂(例如但不限于，紫外线吸收剂和光稳定剂，如受阻胺光稳定剂(HALS))、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂(例如但不限于表面活性剂)、自由基清除剂和粘附促进剂(如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂)的添加剂。
本文所用的术语“配向促进剂”是指可促进添加了其的材料的配向速率和均匀性中的至少一种的添加剂。根据本文公开的各种非限制性实施方案的所述至少部分涂层(和片材)中可存在的配向促进剂的非限制性实例包括美国专利6,338,808和美国专利公开No.2002/0039627中描述的那些，它们明确经此引用并入本文。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的所述至少部分涂层(和片材)中可存在的动力学增强添加剂的非限制性实例包括含环氧基的化合物、有机多元醇和/或增塑剂。在经此引用并入本文的美国专利6,433,043和美国专利公开No.2003/0045612中公开了此类动力学增强添加剂的更具体实例。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的所述至少部分涂层(和片材)中可存在的光引发剂的非限制性实例包括裂解型光引发剂和夺取型光引发剂。裂解型光引发剂的非限制性实例包括苯乙酮、α-氨基烷基苯酮、苯偶姻醚、苯甲酰肟、酰基氧化膦和双酰基氧化膦或此类引发剂的混合物。此类光引发剂的市售实例是可获自Ciba Chemicals，Inc.的DAROCURE
Figure BPA00001392066400641
4265。夺取型光引发剂的非限制性实例包括二苯甲酮、米歇勒酮、噻吨酮、蒽醌、莰醌、荧光酮、香豆素酮或此类引发剂的混合物。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的所述至少部分涂层(和片材)中可存在的光引发剂的另一非限制性实例是可见光光引发剂。在明确经此引用并入本文的美国专利6,602,603第12栏第11行至第13栏第21行中阐述了合适的可见光光引发剂的非限制性实例。
热引发剂的非限制性实例包括有机过氧化合物和偶氮双(有机腈)化合物。可用作热引发剂的有机过氧化合物的具体非限制性实例包括过单碳酸酯，如过氧异丙基碳酸叔丁基酯；过氧二碳酸酯，如过氧二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧二碳酸二(仲丁基)酯和过氧二碳酸二异丙基酯；二酰基过氧化物，如过氧化2，4-二氯苯甲酰、过氧化异丁酰、过氧化癸酰、过氧化月桂酰、过氧化丙酰、过氧化乙酰、过氧化苯甲酰和过氧化对氯苯甲酰；过氧酯，如过氧新戊酸叔丁基酯、过氧辛酸叔丁基酯和过氧异丁酸叔丁基酯；过氧化甲乙酮和过氧化乙酰基环己烷磺酰。在一个非限制性实施方案中，所用热引发剂是不会使所得聚合产物变色的那些。
可用作热引发剂的偶氮双(有机腈)化合物的非限制性实例包括偶氮双(异丁腈)、偶氮双(2，4-二甲基戊腈)或其混合物。
阻聚剂的非限制性实例包括：硝基苯、1，3，5-三硝基苯、对苯醌、氯醌、DPPH、FeCl3、CuCl2、氧、硫、苯胺、酚、对二羟基苯、1，2，3-三羟基苯和2，4，6-三甲酚。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的所述至少部分涂层(和片材)中可存在的溶剂的非限制性实例包括将溶解涂层的固体组分、与涂层和元件和基底相容和/或可确保施加该涂层的外表面的均匀覆盖的那些。可能的溶剂包括，但不限于下列：丙酮、丙酸戊酯、苯甲醚、苯、乙酸丁酯、环己烷、乙二醇二烷基醚，例如，二乙二醇二甲基醚和它们的衍生物(作为CELLOSOLVE
Figure BPA00001392066400651
工业溶剂出售)、二乙二醇二苯甲酸酯、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲氧基苯、乙酸乙酯、异丙醇、甲基环己酮、环戊酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、丙酸甲酯、碳酸亚丙酯、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、2-甲氧基乙基醚、3-丙二醇甲基醚和其混合物。
此外，如上所述，一种或多种光学染料可以与根据本文公开的各种非限制性实施方案的配向机构的至少部分涂层(和片材)接触。
再参照图2，除包含所述至少部分有序化的液晶材料的所述至少一个至少部分涂层224外，眼用元件220还可包含插入配向机构223的所述至少一个至少部分涂层224的至少一部分和眼用基底222之间的取向机构230。上文阐述了合适的取向机构及其制造方法的非限制性实例。
此外，尽管未显示在附图中，但除该配向机构外，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光学元件还可包含插入该配向机构的所述至少部分涂层的至少一部分和光学基底之间，或取向机构的至少一部分和光学基底之间的至少一个至少部分底漆层。上面详细阐述了此类涂层的非限制性实例。
现在参照图3，另一非限制性实施方案提供包含光学基底332和接合到光学基底的至少一部分上的用于光学染料的配向机构(通常标作333)的光学元件(通常标作330)。根据这种非限制性实施方案，配向机构333包含厚度(通常标作335)大于6微米并包含至少部分有序化的液晶材料的至少部分涂层334。此外，根据这种非限制性实施方案，所述至少部分涂层334可具有至少10微米的厚度335。根据又一些非限制性实施方案，至少部分涂层334可具有50微米至1000微米或更大的厚度335。上面详细描述了制造此类涂层的非限制性方法和材料。
另一非限制性实施方案提供包含含至少部分有序化的相分离聚合物的至少部分涂层的用于光学染料的配向机构，该相分离聚合物包含含液晶材料(其中至少一部分在至少第一总体方向上至少部分有序化)的基体相和含分布在该基体相内的液晶材料的客体相，其中客体相的至少一部分液晶材料在与至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向上至少部分有序化。此外，根据这种非限制性实施方案，配向机构可接合到光学基底上以形成光学元件。例如，根据一个非限制性实施方案，提供包含光学基底和接合到光学基底的至少一部分上的用于光学染料的配向机构的光学元件，该配向机构包含含至少部分有序化的相分离聚合物的至少部分涂层。上面描述了形成此类配向机构的非限制性方法。
现在参照图4，另一非限制性实施方案提供用于光学染料的配向机构(通常标作443)，其包含含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶聚合物446和分布在液晶聚合物446的至少一部分内的至少部分有序化的液晶材料447的片材444，其中所述至少部分有序化的液晶材料447具有与液晶聚合物446的至少所述第一总体方向总体上平行的至少第二总体方向。根据一个非限制性实施方案，片材444可以由如上所述的相分离的聚合物体系形成。或者，根据另一非限制性实施方案，片材444可以使用之前论述的吸收技术形成。
尽管在本文中是非限制性的，如本文所述，根据各种非限制性实施方案，该片材可接合到光学基底的至少一部分上。将片材接合到光学基底的至少一部分上的非限制性方法包括：层压、熔合、模内浇铸、粘接及其组合。本文所用的术语“模内浇铸”包括各种浇铸技术，例如但不限于：叠层(overlaying)，其中将该片材置于模具中并在基底的至少一部分上形成(例如通过浇铸)形成基底；注射成型，其中在该片材周围形成基底。
一个非限制性实施方案提供包含光学基底和配向机构的光学元件，该配向机构包含含具有至少第一总体方向的至少部分有序化的液晶聚合物和分布在至少部分有序化的液晶聚合物基体的至少一部分内的具有至少第二总体方向的至少部分有序化的液晶材料的片材。此外，根据这种非限制性实施方案，至少所述第二总体方向可以总体上平行于液晶聚合物的至少所述第一总体方向。如本文所述，可以使用各种方法将该配向机构的片材接合到光学基底上。
另一非限制性实施方案提供包含互穿聚合物网络的至少部分涂层的用于光学染料的配向机构，该互穿聚合物网络包含聚合物和至少部分有序化的液晶材料。此外，如上所述，该配向机构可接合到光学基底的至少一部分上。例如，一个非限制性实施方案提供包含光学基底和接合到光学基底的至少一部分上的用于光学染料的配向机构的光学元件，其中该配向机构包含含聚合物和至少部分有序化的液晶材料的互穿聚合物网络的至少部分涂层。上文阐述了形成包含至少部分配向的互穿聚合物网络的至少部分涂层的非限制性方法。
现在在下列非限制性实施例中举例说明本文公开的各种非限制性实施方案。
具体实施方式
实施例
聚合诱导的相分离实施例
液晶单体(LCM)1-3描述实施例中使用的液晶单体的制备。光致变色/二色性的(PC/DD)化合物描述实施例中使用的PC/DD-1的制备。光致变色化合物(PC)描述实施例中使用的PC-1的制备。二色性的染料(DD)描述实施例中使用的DD-1。实施例1-7和对比例1(CE-1)描述含有根据表2所述的方法制成的LCM的配方。实施例8描述用实施例1-7和CE-1涂布的样品的制备和测试。
下列缩写用于所列化学品：
Al(OiPr)3-三异丙醇铝
DHP-3，4-二氢-2H-吡喃
DCC-二环己基碳二亚胺
DMAP-4-二甲基氨基吡啶
PPTS-吡啶对甲苯磺酸盐
pTSA-对甲苯磺酸
NMP-N-甲基吡咯烷酮
BHT-丁基化羟基甲苯
THF-四氢呋喃
mCPBA-3-氯过氧苯甲酸
DMAc-N，N-二甲基乙酰胺
LCM-1
步骤1
向反应烧瓶中加入4-羟基苯甲酸(90克，0.65摩尔)、乙基醚(1000毫升(mL))和pTSA(2克)。在室温下搅拌所得悬浮液。将DHP(66克，0.8摩尔)添加到该混合物中。该悬浮液在添加DHP后很快变澄清并形成白色结晶沉淀物。随后将该混合物在室温下搅拌过夜。通过真空过滤收集所得沉淀物并用乙基醚洗涤。回收白色晶体作为产物(90克，62％收率)。核磁共振(NMR)表明该产物具有与4-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)苯甲酸一致的结构。
步骤2
向反应烧瓶中加入得自步骤1的4-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)苯甲酸(65.5克，0.295摩尔)、4-(反式-4-戊基环己基)酚(70.3克，0.268摩尔)、DCC(66.8克，0.324摩尔)、DMAP(3.3克)和二氯甲烷(1升)。将所得混合物在0℃下机械搅拌30分钟，随后在室温下搅拌2小时。滤除所得固体。浓缩溶液直至白色晶体开始沉淀。在搅拌下将1升甲醇添加到该混合物中。通过真空过滤收集沉淀的固体结晶产物并用甲醇洗涤。回收白色晶体(126克)作为产物。NMR表明该产物具有与4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)苯甲酸酯一致的结构。
步骤3
在反应烧瓶中将得自步骤2的产物4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)苯甲酸酯(120克，0.26摩尔)溶解在1，2-二氯乙烷(600毫升)中。加入甲醇(300毫升)和PPTS(9克，36毫摩尔(mmol))。将该混合物加热至回流并在回流下保持6小时。在室温下静置过夜后，沉淀出白色晶体，其通过真空过滤收集。浓缩母液，添加甲醇以沉淀出更多白色晶体。合并的白色结晶产物(90克)用甲醇(大约300毫升)洗涤三次并风干。NMR表明该产物具有与4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-羟基苯甲酸酯一致的结构。
步骤4
向反应烧瓶中加入步骤3的产物4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-羟基苯甲酸酯(70克，190毫摩尔)、6-氯-1-己醇(30克，220毫摩尔)、NMP(300毫升)、碘化钠(6克)和碳酸钾(57克，410毫摩尔)。将所得混合物在85-90℃下剧烈搅拌4小时。使用1/1体积比的乙酸乙酯/己烷(1升)和水(500毫升)萃取所得混合物。分离的有机层用水洗涤数次以除去NMP，随后经无水硫酸镁(MgSO4)干燥。在浓缩后，加入乙腈以使产物沉淀。通过真空过滤收集白色晶体(76克)。NMR表明该产物具有与4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-(6-羟基己氧基)苯甲酸酯一致的结构。
步骤5
向反应烧瓶中加入步骤4的产物4-(反式-4-戊基环己基)苯基4-(6-羟基己氧基)苯甲酸酯(2克，4.3毫摩尔)、ε-己内酯(2.94克，26毫摩尔)、Al(OiPr)3(0.26克，1.3毫摩尔)和二氯甲烷(40毫升)。所得混合物在室温下搅拌8小时。将BHT(9毫克(mg)，0.04毫摩尔)、DMAP(0.05克，0.43毫摩尔)和N，N-二乙基苯胺(1.8克，15毫摩尔)添加到该混合物中并将该混合物搅拌半小时。随后向该混合物加入新鲜蒸馏的甲基丙烯酰氯(1.34克，13毫摩尔)。在室温下搅拌8小时后，该混合物用5重量％NaOH水溶液洗涤三次，用1当量(N)HCl水溶液洗涤三次，随后用5重量％NaOH水溶液再洗涤一次。要指出，在本文中只要报道重量百分比，其是基于该溶液的总重量。分离有机层并经无水MgSO4干燥。在浓缩后，通过在搅拌下将100毫升甲醇添加到回收的油中来进行甲醇洗涤。在10分钟后，使所得混浊混合物静置在室温下。在该混合物的混浊澄清后，滗析该混合物上方的甲醇。这种甲醇洗涤进行三次。将回收的油再溶解在乙酸乙酯中，经无水MgSO4干燥和浓缩。回收粘稠液体(3.9克)作为产物。NMR表明该产物具有与如下列图式所示的其中n具有平均分布为8.1的1-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(4-(4-(反式-4-戊基环己基)苯氧基羰基)苯氧基)己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己氧基)-2-甲基丙-2-烯-1-酮一致的结构。
Figure BPA00001392066400701
LCM-2
步骤1
在反应烧瓶中搅拌4-羟基苯甲酸甲酯(0.800千克(Kg)，5.26摩尔)、8-氯-1-辛醇(0.950千克，5.76摩尔)、水合碘化钠(97.6克，0.528摩尔)和无水碳酸钠(1.670千克，15.78摩尔)在4,000毫升DMAc中的悬浮液并加热至大约110℃10小时。将该溶液冷却至室温并过滤。用1,400毫升DMAc洗涤该固体。滤液减压浓缩并在搅拌下将所得残留物倒入40升水中。在过滤后获得白色固体，其用水洗涤。产物不经进一步提纯即用于下一步骤。
步骤2
将得自步骤1的粗产物与氢氧化钠(0.504千克，12.62摩尔)和5,000毫升乙醇混合并加热至回流4小时。将该溶液冷却至室温并用6升3N HCl溶液酸化至pH 6-7。形成大量白色固体。过滤固体并用水洗涤和干燥以产生1.20千克最终产物。这两步骤收率为大约84.8％。NMR表明该产物具有与4-(8-羟基辛氧基)苯甲酸一致的结构。
步骤3
在室温下在含有550毫升THF的反应烧瓶中搅拌得自步骤2的4-(8-羟基辛氧基)苯甲酸(133.17克，0.500摩尔)和pTSA(0.95克，0.005摩尔)的悬浮液，并经1小时加入DHP(55毫升，0.600摩尔)。随后将反应混合物加热至50℃。在此温度下搅拌24小时后，经1小时加入DHP(37毫升，0.400摩尔)并将反应混合物搅拌24小时。将该溶液冷却至室温并经Celite(硅藻土)过滤，和浓缩滤液。将粗产物溶解在100毫升CH2Cl2中并经Celite过滤，浓缩滤液并倒入1000毫升石油醚中。过滤收集沉淀物并在真空中干燥产生最终产物。收率为110.0克(62.7％)。NMR表明该产物具有与4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)辛氧基)苯甲酸一致的结构。
步骤4
向装有氮气的烧瓶中加入对氢醌(500克，4.53摩尔)、碳酸钠(250克，2.35摩尔)和水(7.5升)并在室温下搅拌该混合物。在溶液形成后，在4小时内滴加氯甲酸苄酯(875克，5.13摩尔)。随后将反应混合物搅拌过夜并在此期间形成悬浮液。由过滤分离出沉淀物，用水洗涤，通过在乙醇/水(按体积计75∶25)中重结晶来提纯，并真空干燥以产生最终产物。收率为452克(40.9％)。NMR表明该产物具有与4-羟基苯基碳酸苄酯一致的结构。
步骤5
在室温下向得自步骤4的4-羟基苯基碳酸苄酯(37.27克，0.15摩尔)、得自步骤3的4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)辛氧基)苯甲酸(52.60克，0.15摩尔)和DMAP(催化量)在含有二氯甲烷(300毫升)的反应烧瓶中的溶液中逐份加入DCC(37.13克，0.18摩尔)。在搅拌过夜后，过滤除去沉淀物。浓缩滤液以产生油状产物，其随后在乙基醚中结晶并在搅拌下悬浮在甲醇中6小时，在过滤后，收率为61.4克(71.0％)。NMR表明该产物具有与4-(苄氧基羰氧基)苯基4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)辛氧基)苯甲酸酯一致的结构。
步骤6
向含有得自步骤5的4-(苄氧基羰氧基)苯基4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)辛氧基)苯甲酸酯(306.0克，0.53摩尔)在3升THF中的溶液的反应烧瓶中加入15.3克50重量％的钯水悬浮液，10重量％在活性炭上，并在环境气氛下向烧瓶中填充氢气。在搅拌2天后，该悬浮液经Celite过滤。随后将滤液浓缩至干。该粗制油状产物在乙基醚中形成晶体以得到最终产物。收率为208.5克(88.9％)。NMR表明该产物具有与4-羟基苯基4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)-辛氧基)苯甲酸酯一致的结构。
步骤7
将在500毫升单颈圆底烧瓶中4-戊基苯甲酸(10.0克，52.0毫摩尔)、得自步骤6的4-羟基苯基4-(8-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)-辛氧基)苯甲酸酯(23.0克，52.0毫摩尔)、DCC(11.8克，57.2毫摩尔)和DMAP(1.3克，10.4毫摩尔)在400毫升CH2Cl2中的混合物在室温下在氮气气氛下搅拌过夜。经布氏漏斗过滤除去反应过程中形成的白色沉淀物。将该滤液浓缩和再过滤。除去溶剂以产生白色产物。从二氯甲烷/甲醇(按体积计1/10)中沉淀提供最终产物，其不经进一步提纯即用于下一步骤。
收率为29.0克(90.3％)。NMR表明该产物具有与4-(4-(8-羟基辛氧基)苯甲酰氧基)苯基-4-戊基苯甲酸酯一致的结构。
步骤8
向在250毫升单颈圆底烧瓶中ε-己内酯(2.14克，18.8毫摩尔)和得自步骤7的产物4-(4-(8-羟基辛氧基)苯甲酰氧基)苯基4-戊基苯甲酸酯(5.0克，9.4毫摩尔)在100毫升CH2Cl2中的溶液中加入Al(OiPr)3(0.58克，2.8毫摩尔)。该反应在室温下在氮气气氛下搅拌12小时。所得溶液用1N HCl(100毫升，三次)、5重量％NaOH水溶液(100毫升，一次)和饱和盐水(100毫升，三次)洗涤。所得混合物经无水MgSO4干燥，经硅胶填塞柱闪蒸并除去溶剂而产生7.0克蜡质固体(98％)作为产物。NMR表明该产物具有与如下列图解式所示的其中n具有平均分布为2的1-(6-(6-(4-(4-(4-戊基苯甲酰氧基)苯氧基羰基)苯氧基)辛氧基)-6-氧代己氧基)-6-氧代己醇一致的结构
Figure BPA00001392066400731
LCM-3
步骤1
向在含有200毫升THF的反应烧瓶中4-羟基苯甲酸甲酯(38.0克，0.25摩尔)、己-5-烯-1-醇(26.0克，0.255摩尔)和三苯膦(72.0克，0.275摩尔)的溶液中滴加重氮二羧酸二异丙酯(56.0克，0.275摩尔)。所得混合物在室温下搅拌过夜。在除去溶剂后，粗产物通过在硅胶上用乙酸乙酯/己烷(按体积计9∶1)洗提的柱色谱法提纯以提供黄色液体作为最终产物，其不经进一步表征即用于下一步骤。
步骤2
在含有200毫升水/乙醇(按体积计1∶1)的反应烧瓶中将步骤1的产物和氢氧化钾(28.0克，0.50摩尔)的混合物加热至回流2小时。蒸发除去乙醇且该经浓缩的溶液用浓HCl酸化至pH 5-6。形成大量白色沉淀物并将其过滤收集。在用去离子水洗涤和真空干燥后，获得白色固体。收率为55克(99.6％)。NMR表明该产物具有与4-(己-5-烯基氧基)苯甲酸一致的结构。
步骤3
在含有50毫升二氯甲烷的反应烧瓶中将得自步骤2的4-(己-5-烯基氧基)苯甲酸(6.6克，0.03摩尔)、4-戊基酚(4.9克，0.03摩尔)、DCC(6.2克，0.03摩尔)和DMAP(0.4克，0.003摩尔)的混合物在室温下搅拌过夜。在除去溶剂后，粗产物通过在硅胶上用乙酸乙酯/己烷(按体积计1∶9)洗提的柱色谱法提纯以提供无色结晶产物。收率为7.35克(66.8％)。NMR表明该产物具有与4-(己-5-烯基氧基)苯甲酸4-戊基苯酯一致的结构。
步骤4
将在含有50毫升二氯甲烷的反应烧瓶中得自步骤3的4-(己-5-烯基氧基)苯甲酸4-戊基苯酯(7.35克，0.02摩尔)和mCPBA(6.0克，0.025摩尔)的溶液在室温下搅拌过夜。形成大量沉淀物并将其过滤除去。所得滤液用5重量％碳酸氢钠溶液和水洗涤并经无水MgSO4干燥。除去溶剂而产生粗产物，其通过在硅胶上用乙酸乙酯/己烷(按体积计1∶9至2∶8)洗提的柱色谱法提纯以提供无色结晶产物。收率为6.5克(85.5％)。NMR表明该产物具有与4-(4-(环氧乙烷-2-基)丁氧基)苯甲酸4-戊基苯酯一致的结构。
Figure BPA00001392066400741
光致变色/二色性的化合物(PC/DD)
根据美国专利7,342,112(其公开内容经此引用并入本文)的程序制备PC/DD-1。NMR分析表明该产物具有与下列名称一致的结构：
PC/DD-1-3-(4-氟苯基-3-(4-哌嗪并苯基)-13-乙基-13-甲氧基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(反式)phentyl环己基)苯甲酰氧基)-苯基)苯甲酰氧基-茚并[2′，3′:3，4]萘并[1，2-b]吡喃。
光致变色化合(PC)
根据美国专利Nos.5,645,767和6,296,785 B1(其公开内容经此引用并入本文)的程序制备PC-1。NMR分析表明该产物具有与下列名称一致的结构：
PC-1-3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吗啉基苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2′，3′:3，4]萘并[1，2-b]吡喃。
二色性的染料(DD)
根据下列程序制备DD-1。在含有150毫升2-丁酮的反应烧瓶中搅拌4-[-(苯基偶氮)-1-萘基偶氮]酚(分散橙13，可购自Aldrich，Milwaukee，WI)(14.0克，0.04摩尔)、4-(溴甲基)苯甲酸乙酯(11.7克，0.048摩尔)、碳酸钾(22.2克，0.16摩尔)和碘化钾(0.7克，0.004摩尔)的混合物并加热至回流5小时。使反应冷却至室温并过滤。残留固体用去离子水洗涤三次并在空气中干燥。从乙酸乙酯中重结晶而提供最终产物。收率为12.8克(62％)。NMR分析表明该产物具有与下列名称一致的结构：
DD-1-4-((4-((E)-(4-((E)-苯基二氮烯基)萘-1-基)二氮烯基)苯氧基)甲基)苯甲酸乙酯
实施例1-7
根据表1中所列的配方使用表2中所列的具体LCM、DD、PC/DD和PC制备实施例1-7。根据相同程序制备对比例(CE)1，只是主体LCM的重量百分比为60％而不是50％且没有客体LCM。
表1
Figure BPA00001392066400761
(1)溶剂是99重量％苯甲醚和1重量％由BYK Chemie，USA作为BYK
Figure BPA00001392066400762
346添加剂出售的表面活性剂。
(2)引发剂是IRGACURE
Figure BPA00001392066400763
819，可获自Ciba-Geigy Corporation的光引发剂。
(3)稳定剂是2-甲基氢醌。
表2
Figure BPA00001392066400764
(4)RM 257是可获自EMD Chemicals，Inc.的液晶单体并据报道具有分子式C33H32O10。
(5)RM 105是可获自EMD Chemicals，Inc.的液晶单体并据报道具有分子式C23H26O6。
(6)RM 23是可获自EMD Chemicals，Inc.的液晶单体并据报道具有分子式C29H23NO5。
(7)RM 82是可获自EMD Chemicals，Inc.的液晶单体并据报道具有分子式C23H26O6。
(8)ZLI-1565是可获自Merck的液晶配制剂。
向含有磁力搅拌棒的管瓶(20毫升)中加入液晶单体、染料、稳定剂和引发剂中的每一种。将溶剂添加到该管瓶中的内容物中并将管瓶加盖和用铝箔包裹，随后放在磁力搅拌器中。
将所得混合物加热至80℃并搅拌大约30分钟直至该溶液变澄清。将该溶液冷却至室温并用毛细管取出小滴溶液以供相变研究。之后，将所得溶液冷却至室温并避光储存。
实施例8用实施例1-7和CE-1涂布的样品的制备
下面在A-E部分中描述的程序中使用实施例和CE中的每一种，以在基底表面上制备至少部分涂层。在制备前，通过F部分中描述的程序测定每个实施例的相变。在G部分中描述吸收率和光学响应测量结果。
A部分-基底清洁
由CR-39
Figure BPA00001392066400771
单体制成的测量为5.08cm×5.08cm×0.318cm(2英寸×2英寸×0.125英寸)的正方形基底获自Homalite，Inc.，Wilmington，DE。各基底通过用浸透丙酮的纸巾擦拭和用氮气流干燥来清洁。
B部分-配向层施加
将可作为Staralign
Figure BPA00001392066400772
2200 CP10溶液获自Huntsman AdvancedMaterials，Basel，瑞士的光可取向的聚合物网络的溶液在环戊酮中稀释至4重量％。通过分配大约1.0毫升Staralign
Figure BPA00001392066400781
溶液和以1000转/分钟(rpm)旋转基底10秒，将所得溶液通过旋涂施加到试验基底表面的一部分上。之后，将涂布的基底在保持135℃的炉中放置30分钟。
对通过摩擦制成的配向层而言，将三乙酸纤维素(TAC)以4重量％溶解在环戊酮中，并通过分配大约1.0毫升TAC溶液和以500rpm旋转基底3秒和接着以1000rpm旋转10秒来通过旋涂施加到试验基底表面的一部分上。之后，将涂布的基底在保持140℃的炉中放置60分钟。
C部分-配向层的取向
在施加后，该光可取向的聚合物网络通过在使用带有包含SED033型检测器、B滤光片和散射体的检测器体系的International LightResearch Radiometer，型号IL-1700测得的80-100瓦特/平方米的UVA(320-390nm)的峰强度下暴露在线性偏振的紫外线辐射中5分钟来至少部分有序化。对照Licor 1800-02 Optical Calibration Calibrator校正(系数值设定)该辐射计的输出显示以显示表示瓦特/平方米UVA的值。线性偏振的UV辐射源是配有强度控制器型号68951的来自Newport Oriel的汞弧灯(型号69910)。将光源取向以使得辐射在垂直于基底表面的平面内线性偏振。在使光可取向的聚合物网络的至少一部分有序化后，将基底冷却至室温并保持被覆盖。
通过用丝绒单方向摩擦该涂布的表面20次，使具有TAC层的基底取向。
D部分-实施例和对比例的施加
在施加前，将10重量％的MgSO4添加到实施例和对比例中的每一个中并将所得混合物在室温下搅拌1小时，并进行在Sovall Legend Micro21离心机中使用Millipore Ultrafree-MC(Durapore PVDF 5um)过滤装置在10,000rpm下离心过滤5分钟。用毛细管取出小滴溶液以供相变研究。将不用于后继涂布步骤的材料避光储存。
通过分配400微升溶液并以400rpm旋转基底9秒和接着以800rpm旋转15秒来旋涂到试验基底表面的一部分上，将实施例和对比例通过旋涂施加到基底的经配向的层上。之后，将涂布的基底在保持在比相应的清亮温度(如表3中所示，液晶转变成各向同性状态时的温度)低5℃至10℃的对流炉中放置10至15分钟，接着在来自Dr.
Figure BPA00001392066400791
UV-Elektronik GmbH，Ettlingen，德国的照射室BS-03中在氮气气氛中在紫外灯下固化30分钟。
E部分-丙烯酸酯基薄膜的施加
通过分配大约1毫升丙烯酸酯基涂料溶液和以2000rpm旋转基底10秒，将根据美国专利7,410,691(其公开内容经此引用并入本文)中的公开内容制成的丙烯酸酯基薄膜通过旋涂施加到固化的实施例和对比例涂层上。之后，该涂布的基底在来自Dr.
Figure BPA00001392066400792
UV-ElektronikGmbH的照射室BS-03中在氮气气氛中在紫外灯下固化15分钟。
F部分-液晶相变温度的测量
使用配有Linkam LTS 120热台和Linkam PE 94温度控制器的LeicaDM 2500M偏振光学显微镜测定相变温度。将来自毛细吸移管的小滴溶液置于显微镜载玻片上并使用氮气流蒸发溶剂。将该载玻片安装在样品台上以使液晶残留斑点在显微镜的光程中。通过在于25℃下开始以10℃/分钟速率加热的过程中观察样品，测量相变温度。低于25℃的相未确定。加热样品直至其达到各向同性相，随后以10℃/分钟冷却至25℃以测定如表3中所示的冷却过程中的相变温度。根据加热和冷却过程中出现的织构确定液晶的相。使用Textures of Liquid Crystals byDietrich Demus and Lothar Richter，Verlag Chemie出版，Weinheim& New York，1978识别表3中所列的不同液晶相。该文章全文经此引用并入本文。
在表3中使用下列缩写：N代表向列相；I代表各向同性相。注意所有数字代表以℃计相邻相缩写出现处的温度。测量的各相用//隔开，意味着该相延伸直至所列的下一温度或温度范围。例如，25N//37I是指向列相从25℃存在至出现各向同性相时的大约37℃。样品相的观察在室温(25℃)下开始并报道下一相变温度。
表3
 实施例#   相变温度
  1   25N//78I//73N
  2   25N//67I//64N
  3   25N//90I//81N
  4   25N//49I//42N
  5   25N//81I//70N
  6   25N//69I//64N
  7   25N//78I//73N
  CE-1   25N//82I//74N
G部分-吸收率和光学响应测量
如下测定含二色性的染料(DD)的各涂布的基底的吸收率。CARY6000i UV-Visible分光光度计配有安装在旋转台上的自定心样品支架(来自Polytech，PI的型号M-060-PD)和适当软件。在样品前在样品光束中放置偏振器分析器(Moxtek ProFluxTM偏振器)。用下列参数设定该仪器：扫描速度＝600nm/min；数据间隔＝1.0nm；积分时间＝100ms；吸光度范围＝0-6.5；Y模式＝吸光度；X-模式＝纳米，且扫描范围为380至800nm。设定选项用于3.5SBW(狭缝谱带宽)，并在光束模式下加倍。设定基线选项用于0/基线校正。还有，1.1和1.5(总计～2.6)Screen Neutral Density滤光片在所有扫描的参比路径中。在空气中在由实验室空调系统维持的室温(22.8℃±2.8℃(73℉±5℉))下测试该涂布的基底样品。
以下列方式使样品偏振器取向至平行和垂直于分析器偏振器。对含有DD-1的样品而言，将Cary 6000i设定至443nm并在样品以小增量(0.1至5度，例如5、1、0.5和0.1度)旋转时监测吸光度。继续样品旋转直至吸光度最大化。该位置被定义为垂直或90度位置。通过顺时针或逆时针旋转该台子90度，获得平行位置。以±0.1°实现样品配向。
在90和0度两者下对各样品收集吸收光谱。用可获自WaveMetrics的Igor Pro软件处理数据分析。将光谱加载到Igor Pro中并使用吸光度计算在443纳米下的吸收率。计算出的吸收率列在表4中。
可见光范围内的λmax-vis是可见光谱中出现光致变色化合物或二色性的染料的活化形式的最大吸收处的波长。通过在CARY 6000iUV-Visible分光光度计中测试涂布的基底，测定λmax-vis。
在光具座上的响应测试之前，通过使基底在距光源大约14厘米处的暴露于365纳米紫外光下10分钟以预活化光致变色分子，调理在该涂层中的具有光致变色化合物的基底。用Licor型号Li-1800分光辐射谱仪测量样品处的UVA辐照度并测得为22.2瓦特/平方米。随后将样品在卤素灯(500W，120V)下方距该灯大约36厘米处放置大约10分钟以漂白或钝化该样品中的光致变色化合物。用Licor分光辐射谱仪测量样品处的照明度并测得为21.9Klux。随后在测试前将样品在黑暗环境中放置至少1小时以冷却和继续褪色回基态。
使用光具座测量涂布的基底的光学性质并推导吸收率和光致变色性质。将各试验样品放以与试验样品表面的入射呈30°至35°角放置的带有活化光源(Newport/Oriel型号66485 300-Watt氙弧灯，配有在数据收集过程中短暂关闭以使杂散光不会干扰数据收集过程的Uniblitz VS-25高速计算机控制快门，，除去短波长辐射的Schott 3mmKG-1带通滤波器，用于强度衰减的中性密度滤光片，和用于光束准直的聚光透镜)的光具座上。该弧光灯配有光强度控制器(Newport/Oriel型号68950)。
与试样表面垂直放置用于监测响应测量的宽谱带光源。通过用分端的分叉纤维光缆收集和合并来自100瓦钨卤素灯(由Lambda UP60-14恒电压电源控制)的单独过滤的光，获得提高的具有较短可见波长的信号。来自钨卤素灯一侧的光用Schott KG1滤光片过滤以吸收热和用HoyaB-440滤光片过滤以使更短波长通过。光的另一侧用Schott KG1滤光片过滤或未过滤。通过将来自该灯各侧的光聚焦到该分端的分叉纤维光缆的分离端上和随后合并到出自该电缆单一端的一个光源中，收集光。将4”光导管连接到电缆单一端上以确保适当混合。该宽谱带光源配有在数据收集过程中短暂打开的Uniblitz VS-25高速计算机控制快门。
通过使来自电缆单一端的光通过固定在计算机驱动的机动旋转台(来自Polytech，PI的型号M-061-PD)中的Moxtek，Proflux偏振器，实现光源的偏振。设定监测光束以使得一个偏振平面(0°)垂直于光具台的平面，第二偏振平面(90°)平行于光具台的平面。样品在空气中在由温控空气室维持的23℃±0.1℃(73.4℉±0.2℉))下运行。
为了配向各样品，将第二偏振器添加到光程中。设定第二偏振器与第一偏振器成90°。将样品置于安装在旋转台上的自定心支架(来自Polytech，PI的型号M-061.PD)中的空气室中。通过交叉的偏振器和样品引导激光束(Coherent-ULN 635二极管激光器)。旋转样品(作为course moves以3°步幅，作为fine moves以0.1°步幅)以找出最小透射。此处，样品与Moxtek偏振器和第二偏振器平行或垂直配向，以及从光程中移除二极管激光束。在任何活化之前使样品配向±0.2°。
为了进行测量，使含有光致变色染料的各试验样品在来自活化光源的6.7W/m2的UVA下暴露10至20分钟以活化光致变色化合物。在每天开始时使用带有检测器系统(型号SED033检测器，B滤光片和散射体)的International Light Research Radiometer(型号IL-1700)检验曝光。偏振至0°偏振平面的来自监测源的光随后通过该涂布的样品并聚焦到使用单功能纤维光缆连接至Ocean Optics S2000分光光度计上的1″积分球中。使用Ocean Optics OOIBase32和OOIColor软件和PPG产权软件收集通过该样品后的光谱信息。在活化该光致变色材料的同时，偏振片材的位置前后旋转以使来自监测光源的光偏振至90°偏振平面并返回。在活化过程中以5秒间隔收集数据大约600至1200秒。对各试验而言，调节偏振器的旋转以便以下列偏振平面次序收集数据：0°、90°、90°、0°等。
获得吸收光谱并使用Igor Pro软件(可获自WaveMetrics)对各试验样品分析所述吸收光谱。通过扣除样品在各测试波长下的0时间(即未活化的)吸收测量结果，计算各试验样品在各偏振方向中的吸光度变化。通过平均该区域中在各时间间隔下的吸光度，在其中各样品的光致变色化合物的光致变色响应饱和或接近饱和的活化分布区域(即，其中测得的吸光度不随时间提高或显著提高的区域)中获得平均吸光度值。对于0°和90°偏振，提取对应于λmax-vis+/-5nm的预定波长范围中的平均吸光度值，并通过将较大的平均吸光度除以小的平均吸光度来计算该范围中各波长下的吸收率。对提取的各波长而言，对5至100个数据点进行平均。通过平均这些个体的吸收率，计算该光致变色化合物的平均吸收率。
通过建立初始透射率、打开来自氙气灯的快门以提供紫外线辐射以将试验透镜从漂白状态变成活化(即变暗)状态，测定从漂白状态到变暗状态的光学密度变化(ΔOD)。以所选时间间隔收集数据，测量活化状态下的透射率并根据下式计算光学密度变化：ΔOD＝log(％Tb/％Ta)，其中％Tb是漂白状态下的透射率百分比，％Ta是在活化状态下的透射率百分比，且对数以10为底。
褪色半衰期(T1/2)是试验样品中的光致变色化合物的活化形式的ΔOD达到在室温下在移除活化光源(例如通过关闭快门)后在15分钟后或在实现饱和或近饱和后测得的ΔOD的一半所需的以秒计的时间间隔。这些试验的结果列在下表4中。表4中的结果的检查表明，实施例1-7表现出比对比例1低的褪色半衰期。
表4
 实施例#   λmax-vis(nm)   吸收率   T 1/2(秒)
  1   616   2.97   518
  2   589   1.35   165
  3   616   5.73   184
  4   610   1.89   60
  5   614   5.55   153
  6   611   4.89   620
  7*   613   4.03   517
  CE-1   620   4.27   ＞1800
*实施例#是指具有摩擦TAC配向层的样品。
要理解的是，本说明书和实施例举例说明与本发明的清楚理解相关的本发明的方面。未阐述本领域技术人员将会显而易见的并因此无助于更好理解本发明的本发明的某些方面以简化本发明书。尽管已联系某些实施方案描述本发明，本发明不限于所公开的具体实施方案或实施例，而是旨在涵盖在如所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围内的改变形式。

Claims (29)

1.相分离性聚合物体系，其包含：
至少部分固化的基体相，其包含：
至少第一液晶单体的聚合物残基；和
客体相，其包含：
至少一种选自光致变色化合物和光致变色-二色性的化合物的光活性材料；和
至少一种液晶材料，
其中至少一部分客体相与至少一部分基体相在所述至少第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中分离。
2.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种包含至少一种具有式I所示结构的含介晶体的化合物：
Figure FPA00001392066300011
其中
a)各X独立地为：
i)基团R，
ii)-(L)y-R所示的基团，
iii)-(L)-R所示的基团，
iv)-(L)w-Q所示的基团；
v)下式所示的基团
Figure FPA00001392066300012
vi)-(L)y-P所示的基团；或
vii)-(L)w-[(L)w-P]y所示的基团；
b)每个P是反应性基团，其独立地选自基团Q、氢、芳基、羟基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氨基、二-(C1-C18)烷基氨基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)亚烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、亚乙基(ethylene)、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰基亚苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中的至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾族基团、类萜基团、生物碱基团及其混合物的取代或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其中该取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基或其混合物，或P是具有2至4个反应性基团的结构或P是未取代的或取代的开环易位聚合前体；
c)基团Q是羟基、氨基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸基、硫异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、C1-C18烷基氨基羰基、氨基羰基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷氧基羰氧基或卤代羰基；
d)每个L在每次出现情况下相同或不同地独立地选自单键、多取代、单取代、未取代或支化的间隔基，其独立地选自芳基、(C1-C30)烷基、(C1-C30)烷基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)全氟烷基、(C1-C30)全氟烷氧基、(C1-C30)烷基甲硅烷基、(C1-C30)二烷基甲硅烷氧基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧基羰基、(C1-C30)烷基羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基、(C1-C30)烷氧基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰基氨基、(C1-C30)烷基脲、(C1-C30)烷基硫代羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基硫基、(C2-C30)烯基、(C1-C30)硫代烷基、(C1-C30)烷基磺酰基、(C1-C30)烷基亚磺酰基或(C1-C30)烷基磺酰氧基，其中各取代基独立地选自(C1-C18)烷基、(C1-C18)烷氧基、氟、氯、溴、氰基、(C1-C18)链烷酸酯基、异氰酸基、硫异氰酸基或苯基；
e)基团R选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷氧基羰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)或未取代或被氰基、氟、氯、溴或C1-C18烷氧基取代或被氟、氯或溴多取代的直链或支链C1-C18烷基；和
f)基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地为刚性直杆状液晶基团、刚性弯杆状液晶基团或刚性盘状液晶基团；且
其中w为1至26的整数，y为2至25的整数，z为1或2，条件是当：
基团X由R表示时，w为1至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-R表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)-R表示时，w为3至26的整数且z为2；
基团X由-(L)w-Q表示时，如果P由基团Q表示，则w为1且z为1；如果P不是基团Q，则每个w独立地为1至26的整数且z为1；
当基团X由下式表示时
Figure FPA00001392066300031
w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-P表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列；和
基团X由-(L)w-[(L)w-P]y表示时，每个w独立地为1至25的整数，y为2至6的整数且z为1。
3.权利要求2的相分离性聚合物体系，其中基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地具有下式所示结构：
-[S1]c-[G1-[S2]d]d′-[G2-[S3]e]e′-[G3-[S4]f]f′-S5-
其中：
(i)每个G1、G2和G3在每次出现情况下独立地选自：二价基团，其选自：未取代或取代的芳基、未取代或取代的脂环族基团、未取代或取代的杂环基团及其混合物，其中取代基选自：基团P、卤素、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)烷基氨基、二-(全氟(C1-C18)烷基)氨基、C1-C18乙酰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、被氰基、卤素或C1-C18烷氧基单取代或被卤素多取代的直链或支链C1-C18烷基，和包含下式-M(T)(t-1)和-M(OT)(t-1)之一的基团，其中M选自铝、锑、钽、钛、锆和硅，T选自有机官能基团、有机官能烃基、脂族烃基和芳族烃基，且t是M的化合价；
(ii)c、d、e和f各自独立地选自0至20(包括端值)的整数，d′、e′和f’各自独立地为0至4的整数，条件是d′+e′+f′之和为至少1；且每个S1、S2、S3、S4和S5在每次出现情况下独立地选自间隔基单元，该间隔基单元选自：
(A)-(CH2)g-、-(CF2)h-、-Si(CH2)g-或-(Si(CH3)2O)h-，其中g在每次出现情况下独立地选自1至20且h是1至16的整数，包括端值；
(B)-N(Z)-、-C(Z)＝C(Z)-、-C(Z)＝N-、-C(Z′)2-C(Z′)2-或单键，其中Z在每次出现情况下独立地选自氢、C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基且Z′在每次出现情况下独立地选自C1-C18烷基、C3-C10环烷基和芳基；或
(C)-O-、-C(O)-、-C≡C-、-N＝N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直链或支链C1-C24亚烷基，所述C1-C24亚烷基是未取代的、被氰基或卤素单取代或被卤素多取代；
条件是当两个包含杂原子的间隔基单元连接在一起时，这些间隔基单元连接以使得杂原子不直接彼此连接，当S1和S5连接到另一基团上时，它们连接以使得两个杂原子不直接彼此连接。
4.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中客体相的所述至少一种液晶材料包含至少一种第二液晶单体的残基，以使得该客体相是至少部分固化的客体相。
5.权利要求4的相分离性聚合物体系，其中客体相以比基体相慢的速率至少部分固化。
6.权利要求4的相分离性聚合物体系，其中客体相通过与基体相不同的聚合引发方法或不同的聚合机理至少部分固化。
7.权利要求4的相分离性聚合物体系，其中所述至少部分固化的客体相的Fischer微硬度低于所述至少部分固化的基体相。
8.权利要求4的相分离性聚合物体系，其中所述至少部分固化的客体相的Fischer微硬度高于所述至少部分固化的基体相。
9.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中所述至少一种光活性材料在客体相中的动力学比所述至少部分固化的基体相中的光活性材料快。
10.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中使所述至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种的至少一部分至少部分有序化。
11.权利要求10的相分离性聚合物体系，其中使所述至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的至少一部分和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得所述至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的至少部分有序化的部分具有第一总体方向且客体相的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与第一总体方向总体上平行的第二总体方向。
12.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中所述至少一种光活性材料适于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回第一状态。
13.权利要求1的相分离性聚合物体系，其中所述至少部分固化的基体相和客体相中的至少一种进一步包含一种或多种选自如下的添加剂：液晶、液晶控制添加剂、非线性光学材料、染料、二色性的染料、配向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂、自由基清除剂、偶联剂、倾斜控制添加剂、嵌段或非嵌段聚合物材料或粘附促进剂。
14.光学元件，其包含：
基底；和
在基底表面的至少一部分上的至少部分层，该层包含液晶相分离的体系，其包含：
至少部分固化的基体相，其包含：
至少第一液晶单体的聚合物残基；和
客体相，其包含：
至少一种选自光致变色化合物和光致变色-二色性的化合物的光活性材料；和
至少一种液晶材料，
其中基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种包含具有式I所示结构的含介晶体的化合物：
其中
a)每个X独立地为：
i)基团R，
ii)-(L)y-R所示的基团，
iii)-(L)-R所示的基团，
iv)-(L)w-Q所示的基团；
v)下式所示的基团：
Figure FPA00001392066300062
vi)-(L)y-P所示的基团；或
vii)-(L)w-[(L)w-P]y所示的基团；
b)每个P是反应性基团，其独立地选自基团Q、氢、芳基、羟基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氨基、二-(C1-C18)烷基氨基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)亚烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰基亚苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中的至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾族基团、类萜基团、生物碱基团及其混合物的取代或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其中该取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基或其混合物，或P是具有2至4个反应性基团的结构或P是未取代的或取代的开环易位聚合前体；
c)基团Q是羟基、氨基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸基、硫异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、C1-C18烷基氨基羰基、氨基羰基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷氧基羰氧基或卤代羰基；
d)每个L在每次出现情况下相同或不同地独立地选自单键、多取代、单取代、未取代或支化的间隔基，其独立地选自芳基、(C1-C30)烷基、(C1-C30)烷基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)全氟烷基、(C1-C30)全氟烷氧基、(C1-C30)烷基甲硅烷基、(C1-C30)二烷基甲硅烷氧基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧基羰基、(C1-C30)烷基羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基、(C1-C30)烷氧基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰基氨基、(C1-C30)烷基脲、(C1-C30)烷基硫代羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基硫基、(C2-C30)烯基、(C1-C30)硫代烷基、(C1-C30)烷基磺酰基、(C1-C30)烷基亚磺酰基或(C1-C30)烷基磺酰氧基，其中各取代基独立地选自(C1-C18)烷基、(C1-C18)烷氧基、氟、氯、溴、氰基、(C1-C18)链烷酸酯、异氰酸基、硫异氰酸基或苯基；
e)基团R选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷氧基羰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)或未取代或被氰基、氟、氯、溴或C1-C18烷氧基取代或被氟、氯或溴多取代的直链或支链C1-C18烷基；和
f)基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地为刚性直杆状液晶基团、刚性弯杆状液晶基团或刚性盘状液晶基团；且
其中w为1至26的整数，y为2至25的整数，z为1或2，条件是当：
基团X由R表示时，w为1至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-R表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)-R表示时，w为3至26的整数且z为2；
基团X由-(L)w-Q表示时，如果P由基团Q表示，则w为1且z为1；如果P不是基团Q，则每个w独立地为1至26的整数且z为1；
当基团X由下式所示时
Figure FPA00001392066300081
w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-P表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1，且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列；和
基团X由-(L)w-[(L)w-P]y表示时，每个w独立地为1至25的整数，y为2至6的整数且z为1，和
其中至少一部分客体相与至少一部分基体相在至少所述第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中分离。
15.权利要求14的光学元件，其中使所述至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的至少一部分和客体相的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得所述至少部分固化的基体相的所述至少第一液晶单体的所述至少部分有序化的部分具有第一总体方向，且客体相的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与第一总体方向总体上平行的第二总体方向。
16.权利要求14的光学元件，其中客体相的所述至少一种液晶材料包含至少一种第二液晶单体的残基，以使得该客体相是至少部分固化的客体相。
17.权利要求14的光学元件，其中该光学元件选自眼用元件、显示元件、窗、镜子和有源和无源液晶盒元件。
18.权利要求14的光学元件，其中所述至少部分层适于响应至少光化辐射地从第一状态切换至第二状态和响应热能地返回第一状态。
19.权利要求18的光学元件，其中所述至少部分层适于在第一状态和第二状态中的至少一种中线性偏振至少透过的辐射。
20.权利要求14的光学元件，进一步包含在基底表面的至少一部分上的一个或多个附加的至少部分层，其中所述一个或多个附加层选自粘结层、底漆层、耐磨涂层、硬涂层、保护涂层、反射涂层、常规光致变色涂层、抗反射涂层、线性偏振性涂层、圆偏振性涂层、椭圆偏振性涂层、过渡涂层或其组合。
21.制品，其包含：
至少部分固化的基体相，其包含：
至少第一液晶单体的聚合物残基；和
客体相，其包含：
至少一种选自光致变色化合物和光致变色-二色性的化合物的光活性材料；和
至少一种第二液晶单体或其残基，
其中基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种第二液晶单体中的至少一种包含至少一种具有式I所示结构的含介晶体的化合物：
Figure FPA00001392066300091
其中
a)每个X独立地为：
i)基团R，
ii)-(L)y-R所示的基团，
iii)-(L)-R所示的基团，
iv)-(L)w-Q所示的基团；
v)下式所示的基团
Figure FPA00001392066300101
vi)-(L)y-P所示的基团；或
vii)-(L)w-[(L)w-P]y所示的基团；
b)每个P是反应性基团，其独立地选自基团Q、氢、芳基、羟基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氨基、二-(C1-C18)烷基氨基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)亚烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰基亚苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中的至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾族基团、类萜基团、生物碱基团及其混合物的取代或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其中该取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基或其混合物，或P是具有2至4个反应性基团的结构或P是未取代的或取代的开环易位聚合前体；
c)基团Q是羟基、氨基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸基、硫异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、C1-C18烷基氨基羰基、氨基羰基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷氧基羰氧基、或卤代羰基；
d)每个L在每次出现情况下相同或不同地独立地选自单键、多取代、单取代、未取代或支化的间隔基，其独立地选自芳基、(C1-C30)烷基、(C1-C30)烷基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)全氟烷基、(C1-C30)全氟烷氧基、(C1-C30)烷基甲硅烷基、(C1-C30)二烷基甲硅烷氧基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧基羰基、(C1-C30)烷基羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基、(C1-C30)烷氧基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰基氨基、(C1-C30)烷基脲、(C1-C30)烷基硫代羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基硫基、(C2-C30)烯基、(C1-C30)硫代烷基、(C1-C30)烷基磺酰基、(C1-C30)烷基亚磺酰基或(C1-C30)烷基磺酰氧基，其中各取代基独立地选自(C1-C18)烷基、(C1-C18)烷氧基、氟、氯、溴、氰基、(C1-C18)链烷酸酯、异氰酸基、硫异氰酸基或苯基；
e)基团R选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷氧基羰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)或未取代或被氰基、氟、氯、溴或C1-C18烷氧基取代或被氟、氯或溴多取代的直链或支链C1-C18烷基；和
f)基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地为刚性直杆状液晶基团、刚性弯杆状液晶基团或刚性盘状液晶基团；且
其中w为1至26的整数，y为2至25的整数，z为1或2，条件是当：
基团X由R表示时，w为1至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-R表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)-R表示时，w为3至26的整数且z为2；
基团X由-(L)w-Q表示时，如果P由基团Q表示，则w为1且z为1；如果P不是基团Q，则每个w独立地为1至26的整数且z为1；
当基团X由下式表示时
Figure FPA00001392066300121
w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-P表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1，且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列；和
基团X由-(L)w-[(L)w-P]y表示时，每个w独立地为1至25的整数，y为2至6的整数且z为1，且
其中至少一部分客体相与至少一部分基体相在至少所述第一液晶单体的聚合物残基的至少部分固化过程中分离。
22.形成液晶相分离性的光致变色、二色性的或光致变色-二色性的聚合物体系的方法，包括：
提供相分离性聚合物形成组合物，其包含：
基体相形成材料，其包含
至少第一液晶单体；
客体相形成材料，其包含：
至少一种液晶材料；和
至少一种选自光致变色化合物和光致变色-二色性的化合物的光活性材料；
使基体相形成材料的所述至少第一液晶单体的至少一部分和客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的至少一部分至少部分有序化以使得基体相形成材料的所述至少一种液晶材料的所述至少第一液晶单体的至少部分有序化的部分具有第一总体方向，且客体相形成材料的所述至少一种液晶材料的至少部分有序化的部分具有与第一总体方向总体上平行的第二总体方向；
通过聚合诱导的相分离或溶剂诱导的相分离使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离，其中所述至少一种光活性材料选择性集中在客体相形成材料中；和
至少部分固化至少一部分基体相形成材料以产生至少部分固化的基体相。
23.权利要求22的方法，其中客体相形成材料的所述至少一种液晶材料选自液晶介晶体和第二液晶单体。
24.权利要求22的方法，其中基体相的所述第一液晶单体和客体相的所述至少一种液晶材料中的至少一种包含至少一种具有式(I)所示结构的含介晶体的化合物：
Figure FPA00001392066300131
其中，
a)每个X独立地为：
i)基团R，
ii)-(L)y-R所示的基团，
iii)-(L)-R所示的基团，
iv)-(L)w-Q所示的基团；
v)下式所示的基团：
Figure FPA00001392066300132
vi)-(L)y-P所示的基团；或
ii)-(L)w-[(L)w-P]y所示的基团；
b)每个P是反应性基团，其独立地选自基团Q、氢、芳基、羟基(C1-C18)烷基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷基氨基、二-(C1-C18)烷基氨基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、C1-C18烷氧基(C1-C18)烷氧基、硝基、聚(C1-C18)烷基醚、(C1-C18)烷基(C1-C18)烷氧基(C1-C18)亚烷基、聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、亚乙基、丙烯酰基、丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基(C1-C18)亚烷基、2-氯丙烯酰基、2-苯基丙烯酰基、丙烯酰基亚苯基、2-氯丙烯酰基氨基、2-苯基丙烯酰基氨基羰基、氧杂环丁烷基、缩水甘油基、氰基、异氰酸基(C1-C18)烷基、衣康酸酯、乙烯基醚、乙烯基酯、苯乙烯衍生物、主链和侧链液晶聚合物、硅氧烷衍生物、乙烯亚胺衍生物、马来酸衍生物、富马酸衍生物、未取代的肉桂酸衍生物、被甲基、甲氧基、氰基和卤素中的至少一种取代的肉桂酸衍生物、或选自甾族基团、类萜基团、生物碱基团及其混合物的取代或未取代的手性或非手性一价或二价基团，其中该取代基独立地选自C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、氨基、C3-C10环烷基、C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基、氟(C1-C18)烷基、氰基、氰基(C1-C18)烷基、氰基(C1-C18)烷氧基或其混合物，或P是具有2至4个反应性基团的结构或P是未取代的或取代的开环易位聚合前体；
c)基团Q是羟基、氨基、C2-C18烯基、C2-C18炔基、叠氮基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、甲硅烷基氢化物、(四氢-2H-吡喃-2-基)氧基、硫基、异氰酸基、硫异氰酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、2-(丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、2-(甲基丙烯酰氧基)乙基氨基甲酰基、氮丙啶基、烯丙氧基羰氧基、环氧基、羧酸、羧酸酯、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基、氨基羰基、C1-C18烷基氨基羰基、氨基羰基(C1-C18)亚烷基、C1-C18烷氧基羰氧基或卤代羰基；
d)每个L在每次出现情况下相同或不同地独立地选自单键、多取代、单取代、未取代或支化的间隔基，其独立地选自芳基、(C1-C30)烷基、(C1-C30)烷基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)全氟烷基、(C1-C30)全氟烷氧基、(C1-C30)烷基甲硅烷基、(C1-C30)二烷基甲硅烷氧基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧基羰基、(C1-C30)烷基羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基、(C1-C30)烷氧基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰氧基、(C1-C30)烷基氨基羰基氨基、(C1-C30)烷基脲、(C1-C30)烷基硫代羰基氨基、(C1-C30)烷基氨基羰基硫基、(C2-C30)烯基、(C1-C30)硫代烷基、(C1-C30)烷基磺酰基、(C1-C30)烷基亚磺酰基或(C1-C30)烷基磺酰氧基，其中各取代基独立地选自(C1-C18)烷基、(C1-C18)烷氧基、氟、氯、溴、氰基、(C1-C18)链烷酸酯、异氰酸基、硫异氰酸基或苯基；
e)基团R选自氢、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C1-C18烷氧基羰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)或未取代或被氰基、氟、氯、溴或C1-C18烷氧基取代或被氟、氯或溴多取代的直链或支链C1-C18烷基；和
f)基团介晶体-1和介晶体-2各自独立地为刚性直杆状液晶基团、刚性弯杆状液晶基团或刚性盘状液晶基团；且
其中w为1至26的整数，y为2至25的整数，z为1或2，条件是当：
基团X由R表示时，w为1至25的整数，且z为1；
基团X由-(L)y-R表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)-R表示时，w为3至26的整数且z为2；
基团X由-(L)w-Q表示时，如果P由基团Q表示，则w为1且z为1；如果P不是基团Q，则每个w独立地为1至26的整数且z为1；
当基团X由下式表示时
w为1，y为2至25的整数且z为1；
基团X由-(L)y-P表示时，w为1，y为2至25的整数且z为1，且-(L)y-在介晶体和P之间包含至少25个键的线性序列；和
基团X由-(L)w-[(L)w-P]y表示时，每个w独立地为1至25的整数，y为2至6的整数且z为1。
25.权利要求22的方法，其中使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料分离包括：
使基体相形成材料的至少所述第一液晶单体的至少一部分至少部分聚合。
26.权利要求22的方法，其中客体相形成材料的所述至少一种液晶材料是至少一种第二液晶单体，该方法进一步包括：
在使至少一部分客体相形成材料与至少一部分基体相形成材料通过聚合诱导的相分离或溶剂诱导的相分离而分离后使至少一部分客体相至少部分聚合。
27.权利要求22的方法，进一步包括：
用液晶相分离性的光致变色、二色性的或光致变色-二色性的聚合物体系涂布基底表面的至少一部分。
28.权利要求22的方法，其中该相分离性聚合物组合物进一步包含至少一种选自以下的添加剂：液晶、液晶控制添加剂、非线性光学材料、染料、二色性的染料、配向促进剂、动力学增强剂、光引发剂、热引发剂、表面活性剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、流变控制剂、流平剂、自由基清除剂、偶联剂、倾斜控制添加剂、嵌段或非嵌段聚合物材料或粘附促进剂。
29.权利要求22的方法，其中所述使至少一部分基体相形成材料和至少一部分客体相形成材料至少部分有序化包括使所述部分暴露在磁场、电场、线性偏振的红外辐射、线性偏振的紫外线辐射、线性偏振的可见光辐射和剪切力中的至少一种下。
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