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CN110114703B - 偏振化制品和形成偏振化制品的方法 - Google Patents

偏振化制品和形成偏振化制品的方法 Download PDF

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CN110114703B CN201680091933.3A CN201680091933A CN110114703B CN 110114703 B CN110114703 B CN 110114703B CN 201680091933 A CN201680091933 A CN 201680091933A CN 110114703 B CN110114703 B CN 110114703B
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Abstract

本发明涉及偏振化制品,其依次包括:(a)基材;(b)具有第一取向方向的第一取向装置;(c)第一偏振化层,其包括第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料,并具有第一偏振化轴;(d)具有第二取向方向的第二取向装置;和(e)第二偏振化层,其包括第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料,并具有第二偏振化轴。该第一和第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向。该第一和第二二色性固定的调色染料的电磁吸收光谱彼此不同。

Description

偏振化制品和形成偏振化制品的方法
技术领域
本发明涉及偏振化制品和/或制造偏振化制品的方法,该偏振化制品依次包括:基材;具有第一取向方向的第一取向装置;第一偏振化层,其包括第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料,并具有第一偏振化轴;具有第二取向方向的第二取向装置;和第二偏振化层,其包括第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料,并具有第二偏振化轴,其中该第一和第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,以及该第一和第二二色性固定的调色染料的电磁吸收光谱彼此不同。
背景技术
常规线性偏振化元件,比如用于太阳镜和线性偏振化滤镜的线性偏振化透镜,典型地由单轴拉伸的聚合物片材形成。因此,当常规线性偏振化元件暴露于适当波长的随机偏振化辐射或反射的辐射时,透过该元件的一定百分比的辐射被线性偏振化。
此外,常规线性偏振化元件典型地是被调色的。典型地,常规线性偏振化元件含有静态或固定的着色剂并具有不会响应于光化辐射而变化的吸收光谱。常规线性偏振化元件的颜色将取决于用于形成该元件的静态着色剂,并且大多数情况下为中性颜色(例如棕色、蓝色或灰色)。
在常规线性偏振化元件中存在二色性固定的调色剂可以额外地产生从透过该元件的偏振化光提取特定颜色(一种或多种)。除了线性偏振化,透过这种线性偏振化元件的光还可以提供增强的颜色对比度,这取决于何种可见颜色(一种或多种)被提取以及何种可见颜色被透射。增强的颜色对比度和线性偏振化的这种组合可以适用于各种应用,比如用于参与和/或观看体育的光学透镜,射击,探照,操作车辆比如汽车、摩托车、船只、轮船和飞机,以及摄影透镜。
期望开发新的偏振化制品和/或制造偏振化制品的方法,该偏振化制品提供理想的性能,比如增强的颜色对比度与线性偏振化的组合。进一步理想的是,这种线性偏振化制品的性能,比如颜色增强的程度,能受控地再现和改进。
发明内容
依据本发明,提供了偏振化制品,其包含,(a)具有第一表面和第二表面的基材,以及(b)在该基材的第一表面之上的第一取向装置,其中该第一取向装置具有第一取向方向。该偏振化制品进一步包含,(c)包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料的第一偏振化层,其中该第一偏振化层位于该第一取向装置之上,使得该第一取向装置位于该基材的第一表面和该第一偏振化层之间。该第一偏振化层具有在一些实施方案中基本上与该第一取向装置的第一取向方向配向的第一偏振化轴。该偏振化制品进一步包含,(d)第二取向装置,其位于该第一偏振化层之上,使得该第一偏振化层位于该第一取向装置和该第二取向装置之间。该第二取向装置具有第二取向方向。该偏振化制品进一步包含,(e)第二偏振化层,其包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料,其中该第二偏振化层位于该第二取向装置之上,使得该第二取向装置位于该第一偏振化层和该第二偏振化层之间。该第二偏振化层具有在一些实施方案中基本上与该第二取向装置的第二取向方向配向的第二偏振化轴。该第一偏振化层的第一偏振化轴和该第二偏振化层的第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于90°的角度取向。该第一二色性固定的调色染料具有第一电磁吸收光谱,该第二二色性固定的调色染料具有第二电磁吸收光谱,以及该第一电磁吸收光谱和该第二电磁吸收光谱彼此不同。该偏振化制品可以通过本发明的方法制备。
依据本发明,进一步提供了形成偏振化制品的方法,其包括,(a)提供包含第一表面和第二表面的基材,以及(b)在该基材的第一表面之上形成第一取向装置,其中该第一取向装置具有第一取向方向。该方法进一步包括,(c)在该第一取向装置之上形成包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料的第一偏振化层,以及使该第一偏振化层至少部分地与该第一取向装置的第一取向方向配向,其中该第一偏振化层具有基本上与该第一取向装置的第一取向方向配向的第一偏振化轴。在下一步骤(d)中,在该第一偏振化层之上形成第二取向装置,其中该第二取向装置具有第二取向方向。该方法进一步包括,(e)在该第二取向装置之上,形成包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料的第二偏振化层,以及使该第二偏振化层至少部分地与该第二取向装置的第二取向方向配向,其中该第二偏振化层具有基本上与该第二取向装置的第二取向方向配向的第二偏振化轴。该第一偏振化层的第一偏振化轴和该第二偏振化层的第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向。该第一二色性固定的调色染料具有第一电磁吸收光谱,该第二二色性固定的调色染料具有第二电磁吸收光谱,以及该第一电磁吸收光谱和该第二电磁吸收光谱彼此不同。
表征本发明的特征在权利要求书中以特定性指出,该权利要求书附于本公开并形成其一部分。本发明的这些和其它特征,其操作优点和通过其使用获得的特定目标将从以下详细描述中更充分理解,所述详细描述中示出并描述了本发明的非限制性实施方案。
附图简要描述
图1为根据本发明的偏振化制品的代表性的分解透视图;和
图2为根据本发明的偏振化制品的代表性的侧视剖视图,该制品进一步包括底漆层、双折射层、面漆层和硬涂层。
在图1和2中,相同字符指的是相同的组件和/或元件,视情况而定,除非另有说明。
详细描述
如本文所使用,冠词“一(a)”、“一(an)”及“该”包括复数指示物,除非另外清楚且明确地限于一个指代物。
本文中使用的术语“第一二色性固定的调色染料”意指至少一种第一二色性固定的调色染料。本文中使用的术语“第二二色性固定的调色染料”意指至少一种第二二色性固定的调色染料。
本文中使用的术语“第一液晶材料”意指至少一种第一液晶材料。本文中使用的术语“第二液晶材料”意指至少一种第二液晶材料。
本文中使用的术语“二色性”意指能够对至少透射的辐射的两个正交平面偏振化分量之一的吸收强于另一个。
本文中使用的术语“吸收比”是指第一平面中线性偏振化的辐射的吸光度比与该第一平面正交的平面中线性偏振化的相同波长辐射的吸光度之比,其中该第一平面被取为具有最高吸光度的平面。
如本文中使用的,并且除非另有说明,“百分比透射率”可以采用本领域公知的仪器,比如可从HunterLab商购的ULTRASCAN PRO光度计,依据提供于该光度计用户说明中的指导来测定。
本文中使用的术语“感光材料”意指以物理方式或以化学方式响应于电磁辐射的材料,包括,但不限于,磷光材料和荧光材料。
本文中使用的术语“非感光材料”意指这样的材料,其不就其目视观察的颜色以物理方式或以化学方式响应于电磁辐射,包括,但不限于,固定的调色剂染料。
本文中使用的术语“线性偏振化”意指将电磁波,比如光波的电向量的振动限定于一个方向或平面。
本文中使用的术语“固定的调色剂染料”和相关术语,比如“固定的着色剂”、“静态着色剂”、“固定的染料”、“静态染料”意指这样的染料:非感光材料,其不就其目视观察的颜色以物理方式或以化学方式响应于电磁辐射;并且其不具有二色性性能。
本文中使用的术语“二色性固定的调色染料”意指具有二色性性能的固定的调色染料,并且其相应地具有(i)固定的目视观察的颜色,以及(i i)二色性性能。
除非另有说明,本文所披露的所有范围或比率皆应理解为涵盖其中所包含的任何及所有子范围或子比率。例如所述范围或比率“1至10”应视为包括介于且包括最小值1与最大值10之间的任何及所有子范围,包括端点值;就是说,始于最小值1或较大值且止于最大值10或较小值之所有子范围或子比率,比如但不限于1至6.1、3.5至7.8及5.5至10。
本文中使用的聚合物的分子量值例如重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)是通过凝胶渗透色谱法使用适当的标准物例如聚苯乙烯标准物来测量的。
本文中使用的多分散性指数(PDI)值表示聚合物的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(即Mw/Mn)。
本文中使用的术语“聚合物”是指均聚物(例如由单一的单体物质制备),共聚物(例如由至少两种单体物质制备),和接枝聚合物。
本文使用的术语“光致变色”及类似术语,比如“光致变色化合物”,表示具有响应至少光化辐射的吸收而变化的至少可见辐射的吸收光谱。此外,本文使用的术语“光致变色材料”表示任何适于显示光致变色性能(比如适于具有响应至少光化辐射的吸收而变化的至少可见辐射的吸收光谱)且包括至少一种光致变色化合物的物质。
本文使用的术语“光化辐射”表示能在材料中引起响应的电磁辐射,所述响应例如但不限于,将光致变色材料自一种形式或状态转变为另一种形式或状态,如本文中将更详细地论述的。
本文使用的术语“光致变色材料”包括热可逆光致变色材料及化合物和非热可逆光致变色材料及化合物。本文使用的术语“热可逆光致变色化合物/材料”表示能响应光化辐射从第一状态(例如“透明态”)转变为第二状态(例如“有色态”),并能响应热能转化回第一状态的化合物/材料。本文使用的术语“非热可逆光致变色化合物/材料”表示能响应光化辐射从第一状态(例如“透明态”)转化为第二状态(例如“有色态”),并能响应与有色态的吸收(一种或多种)基本上相同波长(一种或多种)的光化辐射(例如中止暴露于这种光化辐射)转化回第一状态的化合物/材料。
本文中用于修饰的术语“状态”、术语“第一”及“第二”并不意图指任何特定的顺序或时序,而是指两种不同的条件或性能。为了非限制性说明的目的,光致变色化合物的第一状态及第二状态可关于至少一种光学性能有所不同,所述性能例如但不限于可见和/或UV辐射的吸收。因此,根据本文所披露的各种非限制性实施方案,光致变色化合物在第一及第二状态的每种状态中可具有不同吸收光谱。例如但在本文中不限于此,光致变色化合物可在第一状态中透明而在第二状态中有色。或者,光致变色化合物可在第一状态中具有第一颜色而在第二状态中具有第二颜色。
本文中使用的术语“光学”是指与光和/或视觉相关或关联。例如,根据本文披露的各种非限制性实施方案,光学制品或元件或器件可以选自眼科制品、元件和器件,显示制品、元件和器件,窗,镜,和有源和无源液晶盒制品、元件和器件。
本文使用的术语“眼科”表示与眼睛及视觉相关或关联。眼科制品或元件的非限制性实例包括矫正性及非矫正性透镜,包括单视或多视透镜,其可为分段或非分段多视透镜(例如但不限于双焦点透镜、三焦点透镜及渐进透镜);以及其它用于矫正、保护或增强(以化妆或其它方式)视力的元件,包括但不限于接触透镜、眼内透镜、放大透镜及保护透镜或护目镜。
本文中使用的术语“显示”是指可见的或机器可读的文字、数字、符号、设计或绘图形式的信息表示物。显示元件的非限制性的实例包括屏幕、监视器和安全元件,例如安全标记。
本文中使用的术语“窗”是指适于允许辐射穿透的开孔。窗的非限制性的实例包括汽车和飞机透明体、挡风玻璃、滤光片、光栅和光学开关。
本文中使用的术语“镜”是指镜面反射大部分入射光的表面。
本文中使用的术语“液晶盒”是指含能够有序化的液晶材料的结构。液晶盒元件的非限制性实例为液晶显示器。
如本文所使用的空间或方向术语,比如“左”、“右”、“内”、“外”、“上”、“下”等,如附图中所描绘的那样涉及本发明。然而,应理解,本发明可设定各种替代性取向,且因此此类术语不应视为具有限制性。
本文使用的术语“在…之上形成”、“在…之上沉积”、“在…之上提供”、“在…之上施涂”、“位于…之上”或“定位于…之上”表示在下方元件或下方元件之表面上形成、沉积、提供、施涂、驻留或定位,但不一定与其直接接触(或邻接)。例如“定位于基材之上”的层不排除位于经定位或形成层与基材之间的一个或多个具有相同或不同组成的其它层、涂层或膜的存在。
除非另说明,本文中所提及的所有文献,比例如但不限于颁布的专利及专利申请,都应视为其全文“通过引用并入”。
本文中使用的术语“涂层”意指支撑的膜,其衍生自液体或固体粒状可流动的组合物,其可具有或不具有均匀的厚度,并且具体地排除聚合物片材。为了非限制性说明的目的,固体粒状可流动的组合物的实例为粉末涂料组合物。本发明的偏振化制品的第一偏振化层、第二偏振化层及任选的其它层,比如任选的底漆层,以及任选的面漆层,在一些实施方案中,可以各自独立地为涂层或由涂料组合物形成。
本文中使用的术语“片材”意指能够自支撑的具有大体上均匀的厚度的预形成的膜。
本文中使用的术语“连接到”意指与物体直接接触,或与物体通过一种或多种其它结构或材料间接接触,该结构或材料至少之一与该物体直接接触。为了非限制性说明的目的,该第一取向装置,在一些实施方案中例如,可以与该基材的第一表面的至少一部分直接接触(例如邻接接触),或它可以通过一种或多种其它之间的结构或材料,比如底漆层和/或偶联或粘合剂的单分子层与该基材的第一表面的至少一部分间接接触。例如,虽然不在本文中限制,但该第一取向装置,在一些实施方案中,可以与一个或多个其它之间的涂层、聚合物片材或它们的组合接触,其中的至少之一与该基材,比如该基材的第一表面的至少一部分直接接触。
除非在操作实例中或当另有说明时,说明书及权利要求书中用于表示成分数量、反应条件等的所有数值在所有情形下都应理解为由术语“约”修饰。
本发明的偏振化制品包括基材。本发明的偏振化制品的基材包括,但不限于,由有机材料、无机材料或它们的组合(例如,复合材料)形成(或包括以上)的基材。可以依据本文披露的各种非限制性实施方案使用的基材的非限制性实例于下文更详细描述。
可以用于形成本发明的偏振化制品和方法的基材的有机材料的非限制性实例包括聚合物材料,例如均聚物和共聚物,其是由美国专利5,962,617和美国专利5,658,501的第15栏第28行至第16栏第17行所公开的单体和单体混合物制备的,这些美国专利的公开内容通过引用具体地并入本文。例如,这样的聚合物材料可以是热塑性或者热固性聚合物材料,可以是透明的或者光学透明的,并且可以具有任何所需的折射率。这样的披露的单体和聚合物的非限制性实例包括:多元醇(碳酸烯丙基酯)单体,例如二甘醇碳酸烯丙基酯,比如二乙二醇双(碳酸烯丙基酯),该单体以商标CR-39由PPG Industries,Inc.销售;聚脲-聚氨酯(聚脲-氨基甲酸酯)聚合物,其是例如通过聚氨酯预聚物与二胺固化剂的反应来制备的,用于一种这样的聚合物的组合物以商标TRIVEX由PPG Industries,Inc.销售;多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体;二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体;乙氧基化的苯酚甲基丙烯酸酯单体;二异丙烯基苯单体;乙氧基化的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(乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯);聚(乙酸乙烯基酯);聚(乙烯醇);聚(氯乙烯);聚(偏二氯乙烯);聚乙烯;聚丙烯;聚氨酯;聚硫氨酯;热塑性聚碳酸酯,例如衍生自双酚A和光气的连接碳酸酯的树脂,一种这样的材料以商标LEXAN销售;聚酯,例如以商标MYLAR销售的材料;聚(对苯二甲酸乙二醇酯);聚乙烯醇缩丁醛;聚(甲基丙烯酸甲酯),例如以商标PLEXIGLAS销售的材料,和如下来制备的聚合物:将多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体反应,与多硫醇、多异氰酸酯、多异硫氰酸酯和任选的烯属不饱和单体或者含卤代的芳基的乙烯基单体均聚或者共聚和/或三元共聚。还可以想到的是这样的单体的共聚物和所述聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物,例如来形成嵌段共聚物或者互穿网络产物。
在一些实施方案中,基材可以为眼科基材。适用于形成眼科基材的有机材料的非限制性实例包括,但不限于,本领域公知的可以用作眼科基材的聚合物,例如有机光学树脂,其用于制备光学应用例如眼科透镜所用的光学透明的铸件。
适用于形成本发明的偏振化制品和方法的基材的有机材料的非限制性实例包括合成和天然有机材料,包括但不限于:不透明或半透明聚合物材料,天然和合成织物,以及纤维素类材料比如,纸张和木材。
适用于形成本发明的偏振化制品和方法的基材的无机材料的非限制性实例包括玻璃、矿物、陶瓷和金属。例如,在一些非限制性实施方案中,该基材可以包括玻璃。在其它非限制性实施方案中,该基材可以具有反射性表面,例如抛光的陶瓷基材、金属基材或者矿物基材。在其它非限制性实施方案中,反射性涂料或者层可以沉积或者以其它方式施涂到无机或有机基材的表面上,来使得它是反射性的或者增强它的反射性。
此外,根据本文披露的某些非限制性实施方案,该基材在它的外表面上可以具有保护涂层,比如,但不限于,耐磨涂层,例如“硬涂层”。例如,市售的热塑性聚碳酸酯眼科透镜基材经常是带有已经施涂到它的外表面上的耐磨涂层来销售的,因为这些表面往往容易刮擦、摩擦或磨损。这种透镜基材的实例为GENTEXTM聚碳酸酯透镜(可获自Gentex Optics)。因此,本文中使用的术语“基材”包括在其表面上具有保护涂层,比如但不限于耐磨涂层的基材。
再此外,本发明的偏振化制品和方法的基材可以选自未调色的(或非调色的)基材,包括一种或多种固定的调色染料的基材,包括一种或多种光致变色化合物的基材,或包括一种或多种固定的调色染料和一种或多种光致变色化合物的基材。
如本文中关于基材使用的术语“未调色的”意指这样的基材,其基本不含着色剂添加物(比如,但不限于,固定的调色剂染料和/或光致变色化合物)并具有在响应光化学辐射时不会明显变化的对于可见光的吸收光谱。此外,关于基材,术语“调色的”意指这样的基材,其具有着色剂添加物(比如,但不限于,固定的调色剂染料和/或光致变色化合物)。
本文中关于基材使用的术语“光致变色”,意指基材具有响应于至少光化辐射而变化的可见光辐射的吸收光谱。此外,本文中关于基材使用的术语“固定的调色剂染料/光致变色”意指基材含有固定的调色染料以及光致变色化合物,以及具有响应于至少光化辐射而变化的可见光辐射的吸收光谱。因此,例如并且非限制性地,固定的调色染料/光致变色基材当暴露于光化辐射时可以具有固定的调色染料的第一颜色特性和固定的调色染料和光致变色化合物的组合的第二颜色特性。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品和方法的基材包括至少一种固定的调色染料。该基材的任选的固定的调色染料,在一些实施方案中,包含以下的至少一种:偶氮染料,蒽醌染料,
Figure BDA0002110795820000101
吨染料,吖嗪(azime)染料,碘,碘化物盐,多偶氮染料,茋染料,吡唑啉酮染料,三苯基甲烷染料,喹啉染料,
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嗪染料,噻嗪染料,多烯染料。
固定的调色染料,在一些实施方案中,可以存在于基材中的量足以提供期望的颜色和光化辐射、比如可见光的百分比透射率。固定的调色染料可以在基材形成期间和/或之后并入基材。为了非限制性说明的目的,当基材由聚合物组合物形成时,固定的调色染料可以与形成基材的聚合物组合物混合。在一些实施方案中,基材的一个或多个表面(比如该第一和/或第二表面)可以用固定的调色染料采用本领域公知的渗吸(imbibition)方法浸没。固定的调色染料可以以各种量存在于基材中以提供意图的效果。在一些实施方案中,固定的调色染料存在于基材中的量为0.001-10重量%或0.01-15重量%或0.1-2.5重量%,各种情况中的重量百分比基于基材的总重量。
基材,在一些实施方案中,包括至少一种光致变色化合物,其可以选自热可逆的光致变色化合物和/或非热可逆的光致变色化合物。光致变色化合物可以选择的光致变色化合物类别包括,但不限于,吡喃,
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嗪,以及俘精酸酐。在一些实施方案中,光致变色化合物选自萘并吡喃,苯并吡喃,菲并吡喃,茚并萘并吡喃,螺(二氢吲哚)萘并
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嗪,螺(二氢吲哚)吡啶并苯并
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嗪,螺(苯二氢吲哚)吡啶并苯并
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嗪,螺(苯二氢吲哚)萘并
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嗪,螺(二氢吲哚)-苯并
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嗪,有机金属双硫腙盐,俘精酸酐,俘精酰亚胺和两种或更多种此类光致变色化合物的混合物。
光致变色化合物可以选择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,茚并稠合的萘并吡喃,比如披露于美国专利5,645,767的那些,以及杂环稠合的萘并吡喃,比如披露于美国专利No.5,723,072,5,698,141,6,153,126,以及6,022,497的那些,其通过引用在此并入;螺芴并[1,2-b]吡喃,比如螺-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(苯二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)喹啉并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃。萘并吡喃和补偿性有机光致变色物质的更具体的实例描述于美国专利5,658,501,其具体地通过引用在此并入。螺(二氢吲哚)吡喃还描述于Techniquesin Chemistry,第III卷,“Photochromism”,第3章,Glenn H.Brown,编辑,John Wiley andSons,Inc.,纽约,1971的文本中,其在此通过引用并入。
光致变色化合物可以选择的光致变色
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嗪的非限制性实例包括苯并
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嗪,萘并
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嗪,以及螺
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嗪,例如螺(二氢吲哚)萘并
Figure BDA00021107958200001111
嗪,螺(二氢吲哚)吡啶并苯并
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嗪,螺(苯二氢吲哚)吡啶并苯并
Figure BDA00021107958200001113
嗪,螺(苯二氢吲哚)萘并
Figure BDA00021107958200001114
嗪,螺(二氢吲哚)苯并
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嗪,螺(二氢吲哚)荧蒽并
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嗪,以及螺(二氢吲哚)喹啉并
Figure BDA00021107958200001117
嗪。光致变色化合物可以选择的光致变色俘精酸酐的非限制性实例包括:俘精酰亚胺,以及3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酰亚胺,它们披露于美国专利4,931,220(在此通过引用具体地并入)和任何前述光致变色材料/化合物的混合物。
在一些实施方案中,光致变色化合物存在于基材中的量为0.001-10重量%。例如,光致变色化合物可以存在于基材中的量为0.01-5重量%。例如,光致变色化合物可以存在于基材中的量为0.1-2.5重量%。各种情况中的重量百分比基于基材的总重量。
在本发明的一些实施方案中,该偏振化制品,包括但不限于该基材,该第一取向装置,该第一偏振化层,该第二取向装置,该第二偏振化层,以及任何任选的层,比如底漆层、双折射层、面漆层、硬涂层及抗反射层(一个或多个),在各种情况中不含并且不包括光致变色-二色性化合物。光致变色-二色性化合物具有光致变色和二色性性能两者,并且典型地包括,(a)至少一个光致变色基团或部分,比如吡喃、
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嗪或俘精酸酐基团,以及(b)至少一个附接到该光致变色基团的延长基团。光致变色-二色性化合物进一步详细描述于美国专利No.7,342,112B1第5栏第35行至第14栏第54行;和表1。
关于图1,以及为了非限制性说明的目的,描绘了根据本发明的一些实施方案的偏振化制品2。偏振化制品2包括具有第一表面15和第二表面18的基材12。基材12的第一表面15,在一些实施方案中,面向箭头21描绘的入射的光化辐射。偏振化制品2进一步包括第一取向装置23,其定位于(或位于)基材12的第一表面15之上。第一取向装置23具有双头箭头26描绘的第一取向方向。
偏振化制品2进一步包括第一偏振化层29,其定位于(或位于)第一取向装置23之上。第一取向装置23在基材12的第一表面15和第一偏振化层29之间。第一偏振化层29包括第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料。第一偏振化层29至少部分地与第一取向装置23的第一取向方向26配向。第一偏振化层29具有由双头箭头32描绘的第一偏振化轴。第一偏振化层29的第一偏振化轴32,在一些实施方案中,基本上与下面的第一取向装置23的第一取向方向26配向(并且基本上与其平行)。
偏振化制品2进一步包括第二取向装置35,其定位于第一偏振化层29之上。该第二取向装置35具有双头箭头38描绘的第二取向方向。
偏振化制品2进一步包括第二偏振化层41,其定位于该第二取向装置35之上。该第二取向装置35在第一偏振化层29和第二偏振化层41之间。该第二偏振化层41包括第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料。第二偏振化层41至少部分地与该第二取向装置35的第二取向方向38配向。第二偏振化层41具有由双头箭头44描绘的第二偏振化轴。第二偏振化层41的第二偏振化轴44,在一些实施方案中,基本上与下面的第二取向装置35的第二取向方向38配向(并且基本上与其平行)。
该第一偏振化层29的第一偏振化轴32和该第二偏振化层41的第二偏振化轴44相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向。如图1中所示,该第一偏振化轴32和该第二偏振化轴44相对于彼此以基本上等于90°的角度取向。
本发明的偏振化制品包括第一取向装置,其位于该基材的第一表面之上,其中该第一取向装置具有第一取向方向。该第一偏振化层,位于该第一取向装置之上,在一些实施方案中,其通过与下面的第一取向装置相互作用而至少部分配向。更具体来说,在一些实施方案中,该第一偏振化层的第一二色性固定的调色染料和该第一液晶材料各自通过与下面的第一取向装置相互作用而至少部分配向。
本文使用的术语“取向装置”表示这样的装置,其能够促使直接和/或间接暴露于其至少一部分的一个或多个其它结构定位。本文使用的术语“有序”表示带到合适的布置或位置,例如用另外一个结构或者材料或者通过一些其它力或效应来配向。因此,本文使用的术语“有序”涵盖使材料有序化的接触方法,例如用另外一个结构或者材料配向,和使材料有序化的非接触方法,例如暴露于外部力或效应二者。术语“有序”还涵盖接触和非接触方法的组合
为了非限制性说明的目的,该第一偏振化层的第一二色性固定的调色染料,其通过与该第一取向装置相互作用而至少部分配向,可以至少部分配向,使得该第一二色性固定的调色染料的长轴基本上平行于至少该第一取向装置的第一取向方向。在一些实施方案中,该第一二色性固定的调色染料和/或该第一液晶材料,各自通过与第一取向装置相互作用而至少部分配向,结合到该第一取向装置或与其反应。
如本文中使用的关于材料或结构的有序化或配向,术语“方向”是指材料、化合物或结构的主要布置或取向。此外,本领域技术人员将领会的是,材料、化合物或结构可以具有方向,即便在该材料、化合物或结构的布置中存在一些变化,只要该材料、化合物或结构具有至少一种主要的布置。
该第一取向装置和该第二取向装置在一些实施方案中各自独立地选自:包含配向介质的层;拉伸的聚合物层;经处理的表面;和它们的组合。
可以连同该第一和第二取向装置使用的合适的配向介质的实例包括,但不限于,液晶材料,光配向材料和擦拭取向材料。有序化配向介质的至少一部分的方法在下文中更详细地描述。
取向装置的配向介质可以为或包括液晶材料,并且该取向装置可以被称为液晶取向装置或层。液晶材料由于它们的结构而通常能够有序化或配向,从而采取取向方向(比如关于该第一取向装置的第一取向方向,或关于该第二取向装置的第二取向方向)。更具体来说,由于液晶分子具有棒状或圆盘状结构、刚性长轴和强偶极子,因此液晶分子可以通过与外力或者另外的结构的相互作用而有序化或配向,使得分子的长轴在大体上平行于公共轴的方向上取向。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶材料类别包括,但不限于,各向异性液晶材料,各向同性液晶材料,热致液晶材料,溶致液晶材料,以及它们的两种或更多种的组合。该第一和第二取向装置的液晶材料可以在各种情况中独立地显示以下的至少一种:向列相,近晶相,手性向列相(即胆固醇相),碟状相(包括手性碟状),不连续的立方体相,六方形相,双连续立方体相,层状相,倒转的六方形柱状相或者倒转的立方体相。
在一些实施方案中,可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶材料选自热致液晶材料,其显示作为温度的函数的液晶相转变(一个或多个)。
为了非限制性说明的目的,可以用磁场、电场、线性偏振化的红外辐射、线性偏振化的紫外辐射、线性偏振化的可见光辐射和/或剪切力来配向液晶材料的分子。还可以用取向表面来配向液晶分子。为了非限制性说明的目的,液晶分子可以施用到已经例如通过擦拭、开槽或光配向方法而取向的表面上,随后配向,以使得每个液晶分子的长轴采取大体上平行于表面取向的方向的取向。适于用作配向介质的液晶材料的实例包括但不限于液晶聚合物、液晶预聚物、液晶单体和液晶介晶。本文使用的术语“预聚物”表示部分聚合的材料。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶单体类别包括,但不限于,单以及多官能液晶单体。该液晶单体可以在一些实施方案中选自可交联的液晶单体,比如可光交联的液晶单体。本文中使用的术语“可光交联的”意指一种材料,比如单体、预聚物或聚合物,其可以在暴露于光化辐射时交联。例如,可光交联的液晶单体包括,但不限于,在暴露于紫外光辐射和/或可见光辐射时,在使用或不使用聚合引发剂,比如光聚合引发剂的情况下,可交联的那些液晶单体。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的可交联的液晶单体的实例包括,但不限于,具有选自下面的官能团的液晶单体:丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,烯丙基,烯丙基醚,炔,氨基,酸酐,环氧化物,氢氧化物,异氰酸酯,封闭的异氰酸酯,硅氧烷,硫氰酸酯,硫醇,脲,乙烯基,乙烯基醚及它们的组合。可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的可交联的液晶单体的实例包括,但不限于,具有选自下面的官能团的液晶单体:丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,炔,环氧化物,硫醇,以及它们的组合。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶聚合物和预聚物包括,但不限于,主链液晶聚合物和预聚物和侧链液晶聚合物和预聚物。对于主链液晶聚合物和预聚物,棒状或盘状液晶介晶主要位于聚合物骨架内。对于侧链液晶聚合物和预聚物,棒状或盘状液晶介晶主要位于聚合物侧链内。另外,该液晶聚合物或预聚物可以是可交联的,以及进一步可以是可光交联的。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶聚合物和预聚物的实例包括,但不限于,具有选自下面的官能团的主链和侧链聚合物和预聚物:丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,烯丙基,烯丙基醚,炔,氨基,酸酐,环氧化物,氢氧化物,异氰酸酯,封闭的异氰酸酯,硅氧烷,硫氰酸酯,硫醇,脲,乙烯基,乙烯基醚及它们的共混物。可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的可光交联的液晶聚合物和预聚物的实例包括,但不限于,具有选自下面的官能团的那些聚合物和预聚物:丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,炔,环氧化物,硫醇,以及它们的组合。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶介晶包括,但不限于,热致液晶介晶和溶致液晶介晶。可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的液晶介晶的另外类别包括,但不限于,柱状(或棒状)液晶介晶和碟状(或圆盘状)液晶介晶。
在一些实施方案中,该第一和第二取向装置的配向介质,各自独立地包括:(i)至少部分地由单体介晶化合物制备的液晶低聚物和/或聚合物;和/或(ii)介晶化合物,在各种情况中如披露于美国专利No.7,910,019 B2第43-90栏的表1,其公开内容通过引用并入本文。
可以独立地用作该第一和第二取向装置的配向介质或作为其一部分的光取向材料的实例包括,但不限于,可光取向的聚合物网络。可光取向的聚合物网络的更具体的实例包括,但不限于,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。在一些实施方案中,该第一和第二取向装置的每一个的配向介质可以独立地包括至少部分有序的可光取向的聚合物网络,其选自偶氮苯衍生物,肉桂酸衍生物,香豆素衍生物,阿魏酸衍生物和/或聚酰亚胺。可以独立地包括在该第一和第二取向装置的配向介质中的肉桂酸衍生物的实例包括,但不限于,聚乙烯基肉桂酸酯和对甲氧基肉桂酸的聚乙烯基酯。
本文使用的术语“擦拭取向材料”表示这样的材料,其可以通过用另外一种具有适当的纹理的材料擦拭该材料的至少一部分表面来至少部分有序化。例如该擦拭取向的材料可以用具有适当的纹理的布或者天鹅绒刷子擦拭。可以独立地包括在该第一和第二取向装置的配向介质中的擦拭取向材料的实例包括,但不限于,(聚)酰亚胺,(聚)硅氧烷,(聚)丙烯酸酯和(聚)香豆素。在一些实施方案中,该第一和第二取向装置的配向介质可以各自独立地包括聚酰亚胺,并且该取向装置可以用天鹅绒或者棉布擦拭,从而至少部分地使该取向装置的至少一部分的表面有序化。
在一些实施方案中,该第一和第二取向装置各自独立地选自有序化的聚合物片材,比如拉伸的聚合物片材。例如,聚乙烯醇的片材可以通过拉伸(例如单轴拉伸)该片材而至少部分有序化,其后该拉伸的片材可以接合到该基材的第一表面或第一偏振化层的至少一部分或其之上来形成取向装置。供选择地,有序化的聚合物片材可以通过在制作过程中例如通过挤出而至少部分地使聚合物链有序化的方法来制造。此外,该至少部分有序化的聚合物片材可以如下来形成:通过流延或者其它方式形成液晶材料的片材,之后至少部分地使该片材有序化,例如通过将该片材暴露于磁场、电场和/或剪切力。再此外,该至少部分有序化的聚合物片材可以使用光取向法来制造。例如光取向材料的片材可以例如通过流延以及之后通过暴露于线性偏振的紫外光来至少部分有序化来形成。
该第一和第二取向装置可以各自独立地选自经处理的表面,比如至少部分地处理的表面。本文使用的术语“经处理的表面”指的是至少一部分的表面,其已被物理改变来在至少一部分表面上产生至少一个有序的区域。经处理的表面的实例包括,但不限于,擦拭表面、蚀刻表面和浮雕表面。此外,经处理的表面可以是图案化的,例如使用光刻法或干涉图方法(interferographic process)。在一些实施方案中,该第一和第二取向装置可以各自独立地为选自例如下面的经处理的表面:化学蚀刻的表面,等离子体蚀刻的表面,纳米蚀刻表面(例如使用扫描隧道显微镜或者原子力显微镜来蚀刻的表面),激光蚀刻的表面和/或电子束蚀刻的表面。
依据一些实施方案,该第一和第二取向装置各自独立地选自通过如下形成的经处理的表面:将金属盐(例如金属氧化物或金属氟化物)沉积到至少一部分的表面(例如取向的表面本身,或者另一表面,比如该基材的第一表面或底漆层的表面),之后蚀刻该沉积物来形成经处理的表面。沉积金属盐的公知的方法包括,但不限于,等离子体气相沉积,化学气相沉积和溅射。蚀刻可以依据本领域公知的方法,例如本文之前所述那些来进行。
该第一和第二取向装置可以各自独立地选自Langmuir-Blodgett膜。本文使用的术语“Langmuir-Blodgett膜(一个或多个)”表示在表面上的一个或多个至少部分有序的分子膜。Langmuir-Blodgett膜可以例如通过如下来形成:将基材浸入到液体中一次或多次,以使得它至少部分地被分子膜覆盖,然后从液体取出基材,从而,由于液体和基材的相对表面张力,分子膜的分子在基本上一个(或者单一)的总体方向上是至少部分有序的。本文使用的术语“分子膜”指的是单分子膜(其在本文中可以被称为单层)以及包含多于一个单层的膜。
本发明的偏振化制品包括第一偏振化层,其位于该第一取向装置之上。该第一偏振化层包括第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料。该第一偏振化层与下面的第一取向装置的第一取向方向至少部分配向。更具体来说,该第一偏振化层的第一二色性固定的调色染料和该第一液晶材料各自至少部分地与下面的第一取向装置的第一取向方向配向。该第一偏振化层具有第一偏振化轴。在一些实施方案中,该第一偏振化轴基本上与该第一取向装置的第一取向方向配向。
本发明的偏振化制品进一步包括第二取向装置,其位于该第一偏振化层之上。该第二取向装置具有第二取向方向。本发明的偏振化制品进一步包括第二偏振化层,其位于该第二取向装置之上。该第二偏振化层包括第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料。该第二偏振化层与下面的第二取向装置的第二取向方向至少部分配向。更具体来说,该第二偏振化层的第二二色性固定的调色染料和该第二液晶材料与下面的第二取向装置的第二取向方向各自至少部分配向。该第二偏振化层具有第二偏振化轴。在一些实施方案中,该第二偏振化轴基本上与该第二取向装置的第二取向方向配向。
在一些实施方案中,(该第一偏振化层的)该第一二色性固定的调色染料和(该第二偏振化层的)该第二二色性固定的调色染料各自独立地选自或包括,甲亚胺,靛类染料,硫代靛类染料,部花青,茚满,喹酞酮染料(quinophthalonic dye),苝,酞吡呤,三苯并二
Figure BDA0002110795820000191
嗪,吲哚并喹喔啉,咪唑并三嗪,四嗪,偶氮染料,(多)偶氮染料,苯醌,萘醌,蒽醌和(多)蒽醌,蒽嘧啶酮,碘,碘化物,以及它们的两种或更多种的组合。
在一些实施方案中,该第一二色性固定的调色染料存在于该第一偏振化层中的量为0.01-99重量%或0.01-40重量%或0.05-15重量%或0.1-5重量%,该重量百分比在各种情况下基于该第一偏振化层的总重量。
在一些实施方案中,该第二二色性固定的调色染料存在于该第二偏振化层中的量为0.01-99重量%。例如,该第二二色性固定的调色染料可以存在于该第二偏振化层中的量为0.01-40重量%。例如,该第二二色性固定的调色染料可以存在于该第二偏振化层中的量为0.05-15重量%。例如,该第二二色性固定的调色染料可以存在于该第二偏振化层中的量为0.1-5重量%。该重量百分比在各种情况下基于该第二偏振化层的总重量。
该第一偏振化层的第一液晶材料,以及该第二偏振化层的第二液晶材料,在一些实施方案中,在各种情况中独立地选自液晶聚合物,液晶预聚物,液晶单体,液晶介晶,以及它们的组合。该第一液晶材料和该第二液晶材料可以各自独立地选自本文之前关于该第一和第二取向装置的液晶材料所描述的液晶材料的那些类别和实例。该第一液晶材料和该第二液晶材料,在一些实施方案中,可以各自独立地选自:可交联的液晶单体,包括可光交联的液晶单体;和/或可交联的液晶聚合物和预聚物,包括可光交联的液晶聚合物和预聚物,包括本文之前关于该第一和第二取向装置的液晶材料所描述的可交联的液晶材料的那些类别和实例。
在一些实施方案中,(该第一偏振化层的)该第一液晶材料和(该第二偏振化层的)该第二液晶材料各自独立地选自热致液晶材料。该第一和第二液晶材料可以各自独立地选择的热致液晶材料包括,但不限于,本文之前关于该第一和第二取向装置的液晶材料所描述的那些热致液晶材料。
在一些实施方案中,该第一液晶材料存在于该第一偏振化层的量为1重量%-99.9重量%或40重量%-99重量%或80重量%-98重量%或90重量%-95重量%,各种情况中的重量百分比基于第一偏振化层的总重量。
在一些实施方案中,该第二液晶材料存在于该第二偏振化层的量为1重量%-99.9重量%或40重量%-99重量%或80重量%-98重量%或90重量%-95重量%,各种情况中的重量百分比基于第二偏振化层的总重量。
该第一和第二偏振化层可以各自独立地由本领域公知的方法形成,包括,但不限于:层压,比如一个或多个塑料片材或膜;模内成型,例如模内涂覆;膜流延;和涂覆方法。在一些实施方案中,该第一和第二偏振化层各自独立地由二色性固定的调色染料涂料(或偏振化层)组合物形成,该组合物包括第一/第二二色性固定的调色染料和第一/第二液晶材料,视情况而定。该第一和第二二色性固定的调色染料涂料组合物可以各自独立地通过本领域公知的施涂方法施涂,包括,但不限于,旋涂施涂法、浸涂施涂法、喷涂施涂法、幕涂施涂法、下拉(draw-down)施涂法(比如采用下拉棒),以及它们的组合。该第一和第二二色性固定的调色染料涂料组合物可以各自独立地为可固化的二色性固定的调色染料涂料组合物,即可通过暴露于以下固化,例如:环境温度,比如在双组分涂料组合物的情况下;升高的温度(例如150℃-190℃,5-60分钟),比如在热固化的涂料组合物的情况下;和/或光化辐射,比如在紫外光可固化的涂料组合物的情况下。
在一些实施方案中,该第一和第二偏振化层各自典型地和独立地包括有机基质,比如热塑性有机基质和/或交联的有机基质。该第一和第二偏振化层的有机基质的至少一部分包括该第一/第二二色性固定的调色染料和该第一/第二液晶材料,以及任选的添加剂,或由其限定,如本文中进一步详细描述的。作为有机基质的补充或替代,该第一和第二偏振化层可以各自独立地包括无机基质,包括,例如,硅烷连接基,硅氧烷连接基和/或钛酸酯连接基。该第一和第二偏振化层的有机基质可以各自独立地包括,例如:丙烯酸酯残基(或单体单元)和/或甲基丙烯酸酯残基;乙烯基残基;醚连接基;硫醚连接基,包括单硫醚连接基和/或多硫醚连接基;羧酸酯连接基;碳酸酯连接基(例如-O-C(O)-O-);氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-O-);和/或硫代氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-S-)。
该第一和第二偏振化层可以各自独立地具有任何合适的厚度。在一些实施方案中,该第一和第二偏振化层各自独立地具有0.5-50微米,比如1-45微米或2-40微米或5-30微米或10-25微米的厚度。
在一些实施方案中,该第一和第二偏振化层可以各自独立地包括相分离的聚合物,其包括:基质相;和分布于基质相中的客体相。基质相可以独立地包括至少部分有序的液晶聚合物。客体相可以独立地包括至少部分有序的液晶材料(比如液晶介晶)和二色性固定的调色染料的至少一部分,其可以至少部分配向。至少部分配向的二色性固定的调色染料可以通过与客体相的至少部分有序的液晶材料相互作用而至少部分配向。
为了非限制性说明的目的,在一些实施方案中,包括基质相形成材料(其包括液晶材料)及客体相形成材料(其包括液晶材料和二色性固定的调色染料)的相分离的聚合物体系被施涂到之前施涂的取向装置(其具有取向方向)之上。在施涂相分离的聚合物体系之后,基质相的液晶材料的至少一部分和客体相液晶材料的至少一部分与下面的取向装置的取向方向至少部分配向,使得二色性固定的调色染料的至少一部分与客体相的至少部分有序的液晶材料的至少一部分配向。
在有序化基质相形成材料和客体相形成材料后,客体相形成材料可以通过聚合诱导的相分离和/或溶剂诱导的相分离从基质相形成材料分离。虽然基质和客体相形成材料的分离在本文中描述为与客体相形成材料从基质相形成材料分离相关,应领会的是,这样的语言意图涵盖两种相形成材料之间的任何分离。也就是说,这样的语言意图涵盖客体相形成材料从基质相形成材料分离,以及基质相形成材料从客体相形成材料分离,以及两种相形成材料的同时分离,以及任何它们的组合。
依据一些实施方案,基质相形成材料可以包括选自本文之前关于该第一和第二取向装置描述的那些液晶材料,比如液晶单体,液晶预聚物,以及液晶聚合物。在一些实施方案中,客体相形成材料可以,包括选自本文之前关于该第一和第二取向装置描述的那些的液晶材料,比如液晶介晶,液晶单体,以及液晶聚合物和预聚物。
在一些实施方案中,相分离的聚合物体系可以包括基质相形成材料(其包括液晶单体)、客体相形成材料(其包括液晶介晶和二色性固定的调色染料)的混合物。在这种非限制性实施方案中,引起客体相形成材料从基质相形成材料分离可以包括聚合诱导的相分离。典型地,基质相的液晶单体可以聚合,从而从客体相形成材料的液晶介晶的至少一部分分离。聚合方法的实例包括,但不限于,光引发的聚合和热引发的聚合。
在一些进一步实施方案中,相分离的聚合物体系可以包括基质相形成材料(其包括液晶单体)、客体相形成材料(其包括官能团不同于基质相的液晶单体的低粘度液晶单体,和二色性固定的调色染料)的混合物。本文中使用的术语“低粘度液晶单体”是指在室温自由流动的液晶单体混合物或溶液。典型地,引起客体相形成材料从基质相形成材料分离包括聚合诱导的相分离。例如,基质相的液晶单体的至少一部分可以在不引起客体相的液晶单体聚合的条件下聚合。在基质相形成材料的聚合期间,客体相形成材料典型地从基质相形成材料分离。之后,客体相形成材料的液晶单体可以在单独的聚合过程中聚合。
在一些实施方案中,相分离的聚合物体系可以包括处于基质相形成材料(其包括液晶聚合物),客体相形成材料(其包括不同于基质相形成材料的液晶聚合物的液晶聚合物,和二色性固定的调色染料)的至少一种共同溶剂中的溶液。引起客体相形成材料从基质相形成材料分离典型地包括溶剂诱导的相分离。典型地,共同溶剂的至少一部分从液晶聚合物的混合物蒸发,由此导致两个相彼此分离。
在进一步实施方案中,该第一和第二偏振化层可以各自独立地包括互穿聚合物网络。至少部分有序的各向异性材料和聚合物材料可以形成互穿聚合物网络,其中聚合物材料的至少一部分与至少部分有序的液晶材料的至少一部分互穿。本文中使用的术语“互穿聚合物网络”意指不彼此键合的聚合物的缠绕结合,该聚合物的至少一种是交联的。因此,本文中使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,纽约(1986)第46页。此外,至少部分配向的二色性固定的调色染料的至少一部分可以与至少部分有序的液晶材料至少部分配向。再此外,聚合物材料可以是各向同性或各向异性的,条件是,在整体上,该偏振化层是各向异性的。
在一些实施方案中,本发明的方法进一步包括:(i)在使该第一偏振化层至少部分地与该第一取向装置的第一取向方向配向后,并在形成该第二取向装置前,至少部分地固定该第一偏振化层;和(ii)在使该第二偏振化层至少部分地与该第二取向装置的第二取向方向配向后,至少部分地固定该第二偏振化层。
本文中在与下面的和分别的第一或第二取向装置配向后关于该第一和第二偏振化层使用的术语“固定”和相关术语,比如“设定”,意指,该偏振化层被改性,从而其偏振化轴是基本上固定的。在一些实施方案中,固定该第一和第二偏振化层的方法可以在各种情况中独立地选自固化该偏振化层(比如通过热和/或光化辐射固化)、去除溶剂、降温(比如对热塑性偏振化层),以及它们的组合。
该第一和第二偏振化层可以各自独立地进一步包括至少一种添加剂,其可以例如协助所述层的加工、性能或表现的一种或多种。在一些实施方案中,该第一偏振化层和该第二偏振化层各自独立地进一步包括独立地选自以下的添加剂:固定的调色染料,光致变色材料,配向促进剂,水平配向剂,动态增强添加剂,光引发剂,热引发剂,聚合抑制剂,溶剂,光稳定剂(比如,但不限于,紫外光吸收剂和光稳定剂,比如位阻胺光稳定剂(HALS)),热稳定剂,脱模剂,流变控制剂,均化剂(比如,但不限于,表面活性剂),自由基清除剂,粘合促进剂(比如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂),以及它们的两种或更多种的组合。
可以独立地存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的固定的调色染料的实例,包括,但不限于,本文之前关于基材所述的固定的调色染料的那些实例。
本文中使用的术语“配向促进剂”意指其加入后可以协助材料配向的速度和均匀性中的至少一种的添加剂。可以存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的配向促进剂的非限制性实例,包括,但不限于,描述于美国专利6,338,808和美国专利公布No.2002/0039627的那些,其具体地通过引用在此并入。
可以在本发明的一些实施方案中使用的水平配向(或取向)剂辅助配向基本上平行于偏振化层的水平平面的二色性固定的调色染料的长轴。可以在本发明的一些实施方案中使用的水平配向剂的实例包括,但不限于,披露于美国专利No.7,315,341B2第13栏第58行至第23栏第2行的那些,其公开内容通过引用并入本文。
可以独立地存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的动态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。此类动态增强添加剂的更具体的实例披露于美国专利6,433,043和美国专利公布No.2003/0045612,其具体地通过引用在此并入。在一些实施方案中,动态增强添加剂可以存在,尤其是当光致变色化合物也存在时。
可以独立地存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的光引发剂的非限制性实例,包括,但不限于,裂解类型的光引发剂和提取类型光引发剂。裂解类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者这样的引发剂的混合物。这样的光引发剂一个市售的实例是
Figure BDA0002110795820000251
4265,其可获自Ciba Chemicals,Inc。提取类型光引发剂的非限制性实例包括苯甲酮,Michler酮,噻吨酮,蒽醌,樟脑醌,荧光酮,酮香豆素或者这样的引发剂的混合物。
可以独立地存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的光引发剂的另一非限制性实例是可见光光引发剂。合适的可见光光引发剂的非限制性实例在美国专利6,602,603第12栏第11行至第13栏第21行中披露,其通过引用具体地并入本文。
可以独立地存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的热引发剂的实例,包括,但不限于,有机过氧化物化合物和偶氮双(有机腈)化合物。可以用作热引发剂的有机过氧化物化合物的实例包括但不限于过氧化单碳酸酯,例如过氧化异丙基碳酸叔丁酯;过氧化二碳酸酯,例如过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯,过氧化二碳酸二(仲丁基)酯和过氧化二碳酸二异丙基酯;二酰基过氧化物,例如2,4-二氯过氧化苯甲酰,过氧化异丁酰,过氧化癸酰,过氧化月桂酰,过氧化丙酰,过氧化乙酰,过氧化苯甲酰和过氧化对氯苯甲酰;过氧化酯例如过氧化三甲基乙酸叔丁酯,过氧化辛酸叔丁酯和过氧化异丁酸叔丁酯;过氧化甲乙酮,以及乙酰基环己烷过氧化磺酰。在一些非限制性实施方案中,所用的热引发剂是不会使得所形成的聚合物变色的那些。能够用作热引发剂的偶氮双(有机腈)化合物的实例包括但不限于偶氮双(异丁腈)、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)或者其混合物。
可以存在于形成本发明的偏振化制品的该第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层的组合物中的溶剂的实例包括,但不限于,可以溶解涂料的固体组分的那些,与涂料以及元件和基基材相容的那些,和/或可以确保涂料所施涂到的外表面(一个或多个)被均匀覆盖的那些。溶剂的实例包括,但不限于以下:丙二醇单甲醚乙酸酯和它们的衍生物(作为
Figure BDA0002110795820000261
工业溶剂销售),丙酮,丙酸戊酯,苯甲醚,苯,醋酸丁酯,环己烷,乙二醇的二烷基醚如二乙二醇二甲基醚和它们的衍生物(作为
Figure BDA0002110795820000262
工业溶剂销售),二乙二醇二苯甲酸酯,二甲基亚砜,二甲基甲酰胺,二甲氧基苯,醋酸乙酯,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-丙二醇甲基醚以及它们的混合物。
可以独立地包括于本发明的偏振化制品的该第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层的光致变色化合物和材料的类别和实例包括,但不限于,本文之前关于基材所述的光致变色化合物的那些类别和实例。
每种添加剂可以独立地以有效量(即特定添加剂对其拟定用途有效的量)存在于本发明的偏振化制品的第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层。在一些实施方案中,每种添加剂独立地存在于本发明的偏振化制品的该第一和/或第二偏振化层及任选的一个或多个其它层中的量为0.001-20重量%或0.01-10重量%或0.1-5重量%,各种情况中的重量百分比基于特定层的总重量。在一些实施方案中,溶剂(一种或多种)可以独立地存在于形成各特定层的组合物中的量为0.1-80重量%或0.5-50重量%或1-25重量%,重量百分比基于形成各特定层的组合物的总重量。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品可以进一步包括在该第一取向装置和该第一偏振化层之间的第一配向转移材料;和/或在该第二取向装置和该第二偏振化层之间的第二配向转移材料。在各种情况中,配向转移材料可以通过与下面的取向装置以及相应地与二色性固定的调色染料相互作用而配向,并且上面的偏振化层的液晶材料可以通过与下面的配向转移材料相互作用而配向。在一些实施方案中,配向转移材料可以便于合适的布置或位置从下面的取向装置到上面的偏振化层的二色性固定的调色染料和液晶材料的增殖或转移。
配向转移材料的实例包括,但不限于,以上关于该第一和第二取向装置的配向介质所述的那些液晶材料。另外,虽然不是必须的,根据本文披露的各种非限制性实施方案,配向转移材料的液晶材料的至少一部分可以暴露于以下的至少一种:磁场、电场、线性偏振化红外辐射、线性偏振化紫外光辐射以及线性偏振化可见光辐射,同时至少部分地与下面的取向装置的至少一部分配向。
在本发明的偏振化制品和方法中,该第一偏振化层的第一偏振化轴和该第二偏振化层的第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,比如:(i)至少0.1°,或至少0.5°,或至少1°,或至少5°,或至少10°,或至少15°,或至少20°,或至少25°,或至少30°;和(ii)小于或等于90°或小于或等于85°或小于或等于80°或小于或等于75°或小于或等于70°或小于或等于65°或小于或等于60°或小于或等于55°或小于或等于50°。该第一偏振化层的第一偏振化轴和该第二偏振化层的第二偏振化轴可以相对于彼此以范围在任何这些下限(i)和上限(ii)值的组合之间的角度取向,包括所引述的值,比如:(a)0.1°-90°或1°-90°或10°-90°或25°-90°或30°-90°或45°-90°或60°-90°,包括所引述的值;或(b)0.5°-85°或10°-80°或15°-75°或20°-70°或25°-65°或30°-50°,包括所引述的值。在一些实施方案中,当该第一和第二偏振化轴相对于彼此以90°的角度取向时,本发明的偏振化制品具有最低水平的入射的光化辐射的透射。
在本发明的偏振化制品和方法中,该第一偏振化层的第一偏振化轴基本上与(并且基本上平行于)该第一取向装置的第一取向方向配向,以及该第二偏振化层的第二偏振化轴基本上与(并且基本上平行于)该第二取向装置的第二取向方向配向。相应地,以及在一些实施方案中,该第一取向装置的第一取向方向和该第二取向装置的第二取向方向相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,比如:(i)至少0.1°,或至少0.5°,或至少1°,或至少5°,或至少10°,或至少15°,或至少20°,或至少25°,或至少30°;和(ii)小于或等于90°或小于或等于85°或小于或等于80°或小于或等于75°或小于或等于70°或小于或等于65°或小于或等于60°或小于或等于55°或小于或等于50°。该第一取向装置的第一取向方向和该第二取向装置的第二取向方向可以相对于彼此以范围在任何这些下限(i)和上限(ii)值的组合之间的角度取向,包括所引述的值,比如:(a)0.1°-90°或1°-90°或10°-90°或25°-90°或30°-90°或45°-90°或60°-90°,包括所引述的值;或(b)0.5°-85°或10°-80°或15°-75°或20°-70°或25°-65°或30°-50°,包括所引述的值。
该偏振化制品在本发明的一些实施方案中为线性偏振化制品,并且该第一偏振化层为第一线性偏振化层,该第一偏振化轴为第一线性偏振化轴,该第二偏振化层为第二线性偏振化层,以及该第二偏振化轴为第二线性偏振化轴。
在一些实施方案中,该第一和第二偏振化层各自独立地具有至少1.5的吸收比。在一些进一步实施方案中,该第一和第二偏振化层各自独立地具有范围在至少1.5-50(或更高)的吸收比,比如2.5-50或3-30或4-20,包括所引述的值。术语“吸收比”是指第一平面内线性偏振化辐射的吸光度与正交于该第一平面的平面内线性偏振化辐射的吸光度之比,其中该第一平面被取作具有最高吸光度的平面。因此,吸收比是辐射的两个正交平面偏振化分量之一被物体或材料吸收有多强的指标。吸收比可以依据本领域公知的方法来测定。
在本发明的偏振化制品中,该第一二色性固定的调色染料(该第一偏振化层的)具有第一电磁吸收光谱,该第二二色性固定的调色染料(该第二偏振化层的)具有第二电磁吸收光谱,以及该第一电磁吸收光谱和该第二电磁吸收光谱彼此不同。在一些实施方案中,该第一和第二电磁吸收光谱可以各自独立地选自:(i)非可见光电磁吸收光谱,比如紫外光电磁吸收光谱和红外电磁吸收光谱;(ii)可见光电磁吸收光谱,比如波长在400nm-700nm内的各种电磁吸收光谱;和(iii)(i)和(ii)的组合。
在本发明的一些实施方案中:(该第一二色性固定的调色染料的)该第一电磁吸收光谱包括第一可见光吸收光谱;(该第二二色性固定的调色染料的)该第二电磁吸收光谱包括第二可见光吸收光谱;和(该第一二色性固定的调色染料的)该第一可见光吸收光谱和(该第二二色性固定的调色染料的)该第二可见光吸收光谱彼此不同。
在本发明的一些进一步实施方案中:(该第一二色性固定的调色染料的)该第一电磁吸收光谱包括第一可见光吸收光谱,其对应于第一透射的可见光颜色;(该第二二色性固定的调色染料的)该第二电磁吸收光谱包括第二可见光吸收光谱,其对应于第二透射的可见光颜色;和相应地,该第一偏振化层的第一透射的可见光颜色和该第二偏振化层的第二透射的可见光颜色彼此不同。在一些另外的实施方案中,该第一偏振化层的第一透射的可见光颜色和该第二偏振化层的第二透射的可见光颜色各自独立地选自红色,橙色,黄色,绿色,蓝色,靛色,紫色,以及它们的组合,条件是,(该第一偏振化层的)该第一透射的可见光颜色和(该第二偏振化层的)该第二透射的可见光颜色彼此不同。
依据本发明的一些非限制性实施方案,以及为了非限制性说明的目的,选择了该第一偏振化层的第一透射的可见光颜色和该第二偏振化层的第二透射的可见光颜色并配对,如总结于以下表(A):
表(A)
Figure BDA0002110795820000301
以下组合:(i)该第一偏振化轴和该第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向;和(ii)该第一可见光吸收光谱(和相应的第一透射的可见光颜色)和该第二可见光吸收光谱(和相应的第二透射的可见光颜色)彼此不同,允许该偏振化制品在本发明的一些实施方案中从通过该偏振化制品的偏振化光选择性地提取一种或多种颜色,这可以提供透过该偏振化制品的电磁光谱(比如可见光颜色(一种或多种))的增强的对比度。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品可以包括一种或多种进一步的层,比如,但不限于,面漆层、硬涂层、底漆层、双折射层以及一个或多个抗反射层。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品进一步包括位于该第二偏振化层之上的面漆层,其中该面漆层包括紫外光吸收剂。
关于图2,偏振化制品4包括面漆层42,其位于该第二偏振化层41之上,以及该第二偏振化层41在该第二取向装置35和该面漆层42之间。
该面漆层可以包括单一层或多个层(它们可以相同或不同),其中的至少一个包括紫外光吸收剂。该面漆层典型地包括有机基质,比如热塑性有机基质和/或交联的有机基质。作为有机基质的补充或替代,该面漆层可以包括无机基质,包括,例如,硅烷连接基,硅氧烷连接基和/或钛酸酯连接基。有机基质可以包括,例如:丙烯酸酯残基(或单体单元)和/或甲基丙烯酸酯残基;乙烯基残基;醚连接基;硫醚连接基,包括单硫醚连接基和/或多硫醚连接基;羧酸酯连接基;碳酸酯连接基(例如-O-C(O)-O-)氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-O-);和/或硫代氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-S-)。
该面漆层可以通过本领域公知的方法形成,包括,但不限于:层压,比如一个或多个塑料片材或膜的;模内成型,比如模内涂覆;膜流延;和涂覆方法。典型地,该面漆层由面漆涂料组合物形成。该面漆涂料组合物可以为可固化的面漆涂料组合物,该涂料组合物可通过暴露于例如以下固化:环境温度,例如在双组分涂料组合物的情况下;升高的温度(例如150℃-190℃,5-60分钟),例如在热固化涂料组合物的情况下;或光化辐射,例如在紫外光可固化的涂料组合物的情况下。
该面漆层可以具有任何合适的厚度。在一些实施方案中,该面漆层具有的厚度为0.5微米-10微米,比如1-8微米或2-5微米,包括所引述的值。
在一些实施方案中,该面漆层包括由辐射固化的基于丙烯酸酯的组合物形成的有机基质,以及相应地,该面漆层可以被描述为基于丙烯酸酯的面漆层。
基于丙烯酸酯的面漆层可以采用(甲基)丙烯酸酯单体和/或(甲基)丙烯酸单体制备。该(甲基)丙烯酸酯单体可以包括一、二、三、四或五个(甲基)丙烯酸酯基团。另外的可共聚单体,例如环氧单体,(如含有环氧基(或环氧乙烷)官能团的单体),含有(甲基)丙烯酸酯和环氧官能团二者的单体等也可以存在于用于制备基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的制剂中。用于制备基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的单体包括多个(例如主要量,即大于50重量%)的(甲基)丙烯酸酯单体;因此称作“基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层”。用于制备基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的制剂也可以包含具有至少一个异氰酸酯(-NCO)基团的组分,(例如有机单异氰酸酯、有机二异氰酸酯和有机三异氰酸酯),由此氨基甲酸酯连接基可以并入该面漆层中。
基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层典型地具有物理性能,包括例如透明度,与下面的第二偏振化层的附着性,耐碱金属氢氧化物水溶液除去性,与任选的施涂到它的表面上的耐磨涂层例如硬涂层的相容性,和耐刮擦性。在一些实施方案中,该基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的硬度大于下面的第二偏振化层的硬度。
基于(甲基)丙烯酸酯的聚合物体系的辐射固化可以用例如电子束固化(EB)和/或紫外光(UV)辐射来实现。紫外光固化典型地需要存在至少一种光引发剂,而通过EB技术的固化不需要光引发剂。除了存在或者不存在光引发剂之外,基于(甲基)丙烯酸酯的制剂(其是通过UV或EB辐射技术固化的)可以是相同的。
依据一些实施方案,基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层由组合物形成,该组合物包括一种或多种自由基引发的(甲基)丙烯酸酯单体和/或(甲基)丙烯酸酯低聚物,以及一种或多种阳离子引发的环氧基单体的组合或混溶的共混物。当这样的单体共混物固化时,形成了基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层,呈聚合物的形式,其任选地包括聚合物组分的互穿网络。
可以包括在可以形成基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的组合物中的(甲基)丙烯酸酯单体的实例包括但不限于具有例如1、2、3、4或5个(甲基)丙烯酸酯基团的多官能(甲基)丙烯酸酯,和单官能(甲基)丙烯酸酯,例如含有单一(甲基)丙烯酸酯基团的单体,羟基取代的(甲基)丙烯酸酯和烷氧基甲硅烷基烷基丙烯酸酯,例如三烷氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯。还可以存在其它反应性单体/稀释剂,例如含有烯属官能团的单体(除了(甲基)丙烯酸酯单体之外)。
可以形成基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的组合物和这样的组合物的施涂和固化方法公开在美国专利No.7,452,611B2的第16栏第14行至第25栏第3行,其公开内容通过引用并入本文。
形成该面漆层的组合物可以包括一种或多种添加剂,包括,但不限于,粘合促进剂,偶联剂,紫外光吸收剂,热稳定剂,催化剂,自由基清除剂,增塑剂,流动添加剂,和/或固定的调色染料。
在一些实施方案中,可以形成该基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的组合物可以进一步包括粘合促进剂。粘合促进剂可以选自,例如,有机硅烷,比如氨基有机硅烷,有机钛酸酯偶联剂,有机锆酸酯偶联剂,以及它们的组合。可以包括可以形成该基于(甲基)丙烯酸酯的面漆层的组合物中的粘合促进剂的实例,包括,但不限于,公开于美国专利No.7,410,691B2第5栏第52行-第8栏第19行中的那些,其公开内容通过引用并入本文。
该面漆层包括紫外光吸收剂。紫外光吸收剂可以选自一种或多种本领域公知的紫外光吸收剂类别,包括,但不限于:位阻胺,其可以包括,例如,以下的一种或多种:2,2,6,6-四甲基N取代的哌啶基团;苯并苯酮;和/或苯并三唑。紫外光吸收剂典型地以至少有效量存在,比如0.1-10重量%或0.2-5重量%或0.3-3重量%,基于制备该面漆层的涂料组合物的总固体重量。
在本发明的一些实施方案中,该面漆层不含并且不包括二色性固定的调色染料。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品进一步包括硬涂层,其位于该面漆层之上。参考图2,偏振化制品4包括在该面漆层42之上的硬涂层47。该面漆层42在下面的第二偏振化层41和上面的硬涂层47之间。该硬涂层可以包括单一层或多个层,它们可以相同或不同。
该硬涂层可以选自包括有机硅烷的耐磨涂层,包括辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜的耐磨涂层,基于无机材料例如二氧化硅、二氧化钛和/或氧化锆的耐磨涂层,紫外光可固化类型的有机耐磨涂层,氧屏蔽涂层,UV遮蔽涂层,以及它们的组合。在一些实施方案中,该硬涂层可以包括辐射固化的基于丙烯酸酯的薄膜的第一涂层和包括有机硅烷的第二涂层。市售硬涂产品的非限制性实例包括
Figure BDA0002110795820000331
124和
Figure BDA0002110795820000332
涂层,分别可获自SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc.。
该硬涂层可以选自本领域公知的硬涂层材料,比如有机硅烷耐磨涂层。有机硅烷耐磨涂层,经常称作硬涂层或者基于有机硅的硬涂层,是本领域公知的,并且市售自各种制造商,例如SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc.。参考美国专利No.4,756,973第5栏第1-45行;和美国专利No.5,462,806第1栏第58行至第2栏第8行和第3栏第52行至第5栏第50行,其公开内容描述了有机硅烷硬涂层,并且其公开内容通过引用并入本文。还参考美国专利No.4,731,264、5,134,191、5,231,156和国际专利公布WO94/20581的有机硅烷硬涂层的内容,其公开内容也通过引用并入本文。该硬涂层可以通过本领域公知的方法,比如旋涂来施涂。
可以用于形成该硬涂层的其它涂层包括,但不限于,多官能化丙烯酸硬涂层,基于三聚氰胺的硬涂层,基于氨基甲酸酯的硬涂层,基于醇酸树脂的涂层,基于二氧化硅溶胶的硬涂层或者其它有机或者无机/有机杂化硬涂层。
在一些实施方案中,该硬涂层选自有机硅烷型硬涂层。本发明的偏振化制品的硬涂层可以选择的有机硅烷型硬涂层包括,但不限于,公开于美国专利No.7,465,414B2第24栏第46行至第28栏第11行的那些,其公开内容通过引用并入本文。
依据本发明的一些实施方案,该硬涂层不含并且不包括二色性固定的调色染料。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品包括底漆层,其位于该基材的第一表面之上,使得底漆层在该基材的第一表面和该第一取向装置之间。在一些实施方案中,该基材的第一表面由底漆层限定。
参考图2,偏振化制品4包括底漆层50,其位于基材12的第一表面15之上。底漆层50在基材12的第一表面15和该第一取向装置23之间。在一些实施方案中,底漆层50的上表面15’限定基材12的第一表面。
该底漆层可以包括单一层或可以相同或不同的多个层。该底漆层典型地包括有机基质,比如热塑性有机基质和/或交联的有机基质。作为有机基质的补充或替代,该底漆层可以包括无机基质,包括,例如,硅烷连接基,硅氧烷连接基和/或钛酸酯连接基。有机基质可以包括,例如:丙烯酸酯残基(或单体单元)和/或甲基丙烯酸酯残基;乙烯基残基;醚连接基;硫醚连接基,包括单硫醚连接基和/或多硫醚连接基;羧酸酯连接基;碳酸酯连接基(例如-O-C(O)-O-);氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-O-);和/或硫代氨基甲酸酯连接基(例如-N(H)-C(O)-S-)。
该底漆层可以通过本领域公知的方法形成,包括,但不限于:层压,比如一个或多个塑料片材或膜的层压;模内成型,比如模内涂覆;膜流延;和涂覆方法。典型地,该底漆层由底漆涂料组合物形成。该底漆涂料组合物可以为可固化的底漆涂料组合物,即可通过暴露于以下来固化,例如:环境温度,比如在双组分涂料组合物的情况下;升高的温度(例如150℃-190℃,5-60分钟),比如在热固化的涂料组合物的情况下;或光化辐射,比如在紫外光可固化的涂料组合物的情况下。
该底漆层可以具有任何合适的厚度。在一些实施方案中,该底漆具有的厚度为0.5微米-20微米,比如1-10微米或2-8微米或3-5微米,包括所引述的值。
在一些实施方案中,该底漆层包括有机基质,其包括氨基甲酸酯连接基。依据一些实施方案,含有氨基甲酸酯连接基的底漆层由可固化的涂料组合物形成,该组合物包括:(甲基)丙烯酸酯共聚物,其具有选自羟基、硫醇、伯胺、仲胺及其组合的活性氢官能团;封闭的异氰酸酯,例如用合适的封闭或者消去基团如3,5-二甲基吡唑封闭的二异氰酸酯和/或三异氰酸酯;和一种或多种添加剂,包括但不限于粘合促进剂,偶联剂,紫外光吸收剂,热稳定剂,催化剂,自由基清除剂,增塑剂,流动添加剂和/或固定的调色染料。
可以制备活性氢官能化(甲基)丙烯酸酯共聚物的(甲基)丙烯酸酯单体的实例包括但不限于C1-C20(甲基)丙烯酸酯,具有选自羟基、硫醇、伯胺和仲胺的至少一种活性氢基团的C1-C20(甲基)丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸酯的C1-C20基团可以选自例如C1-C20直链烷基、C3-C20支链烷基、C3-C20环烷基、C3-C20稠环多环烷基、C5-C20芳基和C10-C20稠环芳基。
可以用于制备该底漆层的底漆涂料组合物的另外的多元醇包括,但不限于,本领域公知的材料,比如描述于美国专利No.7,465,414第15栏第22行至第16栏第62行的,其公开内容通过引用并入本文。可以用于制备该底漆层的底漆涂料组合物的异氰酸酯包括,但不限于,本领域公知的材料,比如描述于美国专利No.7,465,414第16栏第63行至第17栏第38行的,其公开内容通过引用并入本文。可以用于制备该底漆层的底漆涂料组合物的催化剂包括,但不限于,本领域公知的材料,比如描述于美国专利No.7,465,414第17栏第39-62行的,其公开内容通过引用并入本文。
该底漆层可以包括一种或多种添加剂。此类添加剂可以包括,但不限于,紫外光吸收剂,稳定剂,比如位阻胺光稳定剂(HALS),抗氧化剂(例如多酚抗氧化剂),非对称二芳基草酰胺(草酰替苯胺)化合物,纯态氧猝灭剂(例如具有有机配体的镍离子配合物),以及它们的混合物和/或组合。
该底漆层可以通过本领域公知的方法施涂到基材上,包括,但不限于,喷涂、旋涂、刮涂(或下拉涂)及幕涂。
该底漆层可以包括偶联剂至少部分的水解产物及其混合物。本文中使用的“偶联剂”表示这样的材料,其具有至少一个能够与至少一种表面上的基团反应、结合和/或缔合的基团。在一些实施方案中,偶联剂可以充当至少两个表面的界面处的分子桥,所述表面可以是相似的或者不相似的表面。在进一步的实施方案中,偶联剂可以是单体、低聚物、预聚物和/或聚合物。这样的材料包括但不限于有机金属,例如硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝酸酯、锆铝酸酯、其水解产物及其混合物。文中使用的短语“偶联剂至少部分的水解产物”表示偶联剂上的可水解基团的至少一些到全部被水解了。
作为偶联剂和/或偶联剂的水解产物的补充或替代,该底漆层可以包括其它粘合增强成分。例如,虽然不在本文中限制,该底漆层可以进一步包括粘合增强量的含环氧基的材料。粘合增强量的含环氧基的材料当包括在底漆层中时,可以改进随后施涂的涂层或者层的粘合。可以包括在用于形成底漆层的组合物中的一类环氧(或者环氧乙烷)官能化粘合促进剂包括但不限于环氧乙烷官能化的烷基-三烷氧基硅烷,例如γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。
在本发明的一些实施方案中,该底漆层不含并且不包括二色性固定的调色染料。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品可以包括另外的涂层或层,比如抗反射涂层或层。在一些实施方案中,抗反射涂层可以被施涂到硬涂层之上。抗反射涂层的实例描述于美国专利No.6,175,450和国际专利公布WO 00/33111,其公开内容通过引用并入本文。在一些实施方案中,该抗反射涂层或层均不含并且不包括二色性固定的调色染料。
在一些实施方案中,本发明的偏振化制品进一步包括双折射层,其位于该第一偏振化层之上,使得该双折射层在该第一偏振化层和该第二取向装置之间。参考图2,偏振化制品2包括双折射层53,其位于该第一偏振化层29之上,以及该双折射层53在下面的第一偏振化层29和上面的第二取向装置35之间。
该双折射层在本文中也可以被称为补偿层延迟层。该双折射层可以由单一层或多个层组成。当该双折射层由多个层组成时,每个层可以相同,或多个层中的至少两个层可以不同。该双折射层可以由一种或多种聚合物片材、一种或多种涂料组合物及它们的组合形成。
在一些实施方案中,为了给本发明的偏振化制品提供颜色增强性能和/或光谱过滤性能而包括该双折射层。依据一些实施方案,由此提供的该双折射层的性能,比如颜色增强的程度,光谱过滤,圆偏振化,和/或椭圆偏振化,可以通过改变以下的一种或多种来选择:该双折射层的厚度,折射率,以及各向异性有序化的水平。在一些实施方案中,该双折射层的各向异性有序化的水平可以通过该双折射层的单轴拉伸和/或各向异性有序化该双折射层内的一种或多种液晶材料来调节,依据本领域公知的方法。
依据本发明的一些实施方案,该双折射层能操作而使透射的辐射圆偏振化或使透射的辐射椭圆偏振化。如本文中使用的,以及在一些实施方案中,术语“透射的辐射”关于该双折射层意指透过该双折射层的辐射。在一些实施方案中,该双折射层包括四分之一波片或层。依据一些进一步实施方案,该双折射层限定四分之一波片。
在一些实施方案中,该双折射层包括具有第一总体方向的第一有序区域,和至少一个与第一有序区域相邻的具有与第一总体方向相同或不同的第二总体方向的第二有序区域,从而在双折射层中形成期望的图案。期望的图案包括,但不限于,记号,例如字母数字和设计。
在一些实施方案中,可以制备双折射层的材料的包括本领域已知的双折射材料。例如,聚合物膜、液晶膜、自组装材料、或其中液晶材料配向的膜可以用作或用于形成双折射层。双折射层的实例包括,但不限于,描述于美国专利No.6,864,932第3栏第60行-第4栏第64行;美国专利No.5,550,661第4栏第30行-第7栏第2行;美国专利No.5,948,487第7栏第1行-第10栏第10行的那些,所引用的公开内容在各种情况下通过引用并入本文。
在一些实施方案中,双折射层包括聚合物涂层(或由聚合物涂料组合物形成)。在一些进一步的实施方案中,聚合物涂层(或聚合物涂料组合物)可以包括自组装材料和/或成膜材料。
可以形成双折射层的市售双折射膜或片材的实例包括:膜型号No.NRF-140,一种正双折射、单轴膜,可购自Nitto Corporation,日本,或Nitto Denko America,Inc.,NewBrunswick,New Jersey;和OPTIGRAFIX圆偏振化膜;可购自GRAFIX Plastics,GRAFIX,Inc.的分公司,Cleveland,Ohio。
该双折射层包括一种或多种聚合物。可以包括于该双折射层中的聚合物和/或可以制备该双折射层的聚合物的实例,包括,但不限于,聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸(C1-C12)烷基酯,聚氧基(亚烷基甲基丙烯酸酯),聚(烷氧基化苯酚甲基丙烯酸酯),乙酸纤维素,三乙酸纤维素,丙酸乙酸纤维素,丁酸乙酸纤维素,聚(乙酸乙烯酯),聚(乙烯醇),聚(氯乙烯),聚(偏二氯乙烯),聚(乙烯吡咯烷酮),聚((甲基)丙烯酰胺),聚(二甲基丙烯酰胺),聚(甲基丙烯酸羟基乙酯),聚((甲基)丙烯酸),热塑性聚碳酸酯,聚酯,聚氨酯,聚硫氨酯,聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚苯乙烯,聚(α甲基苯乙烯),共聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯),共聚(苯乙烯-丙烯腈),聚乙烯醇缩丁醛,以及以下组的成员的聚合物:多元醇(碳酸烯丙酯)单体,单官能丙烯酸酯单体,单官能甲基丙烯酸酯单体,多官能丙烯酸酯单体,多官能甲基丙烯酸酯单体,二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体,二异丙烯基苯单体,烷氧基化多元醇单体和二亚烯丙基季戊四醇单体;和尤其是自组装材料,聚碳酸酯,聚酰胺,聚酰亚胺,聚(甲基)丙烯酸酯,聚环烯烃,聚氨酯,聚(脲)氨酯,聚硫氨酯,聚硫(脲)氨酯,多元醇(碳酸烯丙酯),乙酸纤维素,二乙酸纤维素,三乙酸纤维素,丙酸乙酸纤维素,丁酸乙酸纤维素,聚烯烃,聚烯烃-乙酸乙烯酯,聚(乙酸乙烯酯),聚(乙烯醇),聚(氯乙烯),聚(乙烯醇缩甲醛),聚(乙烯醇缩乙醛),聚(偏二氯乙烯),聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚酯,聚砜,聚烯烃,它们的共聚物,和/或它们的混合物。在一些实施方案中,双折射层由一个或多个聚合物片材形成,所述聚合物片材各自包括一种或多种聚合物,例如,但不限于,关于可以包含于双折射层和/或可以制备双折射层的聚合物所引述的那些实例。
根据一些实施方案,双折射层包括聚合物片材,其包含以下的一种或多种,自组装材料,聚碳酸酯,聚酰胺,聚酰亚胺,聚(甲基)丙烯酸酯,聚环烯烃,聚氨酯,聚(脲)氨酯,聚硫氨酯,聚硫(脲)氨酯,多元醇(碳酸烯丙酯),乙酸纤维素,二乙酸纤维素,三乙酸纤维素,丙酸乙酸纤维素,丁酸乙酸纤维素,聚烯烃,聚烯烃-乙酸乙烯酯,聚(乙酸乙烯酯),聚(乙烯醇),聚(氯乙烯),聚(乙烯醇缩甲醛),聚(乙烯醇缩乙醛),聚(偏二氯乙烯),聚(对苯二甲酸乙二醇酯),聚酯,聚砜,聚烯烃,它们的共聚物,和/或它们的混合物。
在一些实施方案中,双折射层可以以这样的方式定位,使得双折射层的慢轴方向(平面上的折射率最大的方向)相对于该第一和/或第二偏振化层的配向方向取向,从而产生期望的所得偏振化,例如圆偏振化或椭圆偏振化。例如,在一些实施方案中,四分之一波片以相对于相应的第一和/或第二偏振化层的第一和/或第二二色性固定的调色染料的配向方向45°+/-5°或45°+/-3°的角度取向。
在一些实施方案中,该双折射层不含并且不包括二色性固定的调色染料。
依据进一步实施方案,本发明的偏振化制品可以选自眼科制品或元件,显示制品或元件,窗,镜,光学滤镜,有源液晶盒制品或元件,以及无源液晶盒制品或元件。
眼科制品或元件的实例包括,但不限于,矫正和非矫正透镜,包括单视点或多视点透镜,其可以是分段的或非分段的多视点透镜(例如但不限于双焦透镜、三焦透镜和渐进式透镜),以及用于校正、保护或增强(美观或者其它)视力的其它元件,包括但不限于接触透镜、眼内透镜、放大透镜、保护透镜和护目镜,例如保护性护目镜。
显示制品、元件和器件的实例包括,但不限于,屏幕、监视器和安全元件,包括但不限于安全标记和认证标记。
窗的实例包括,但不限于,汽车、铁路、航海和飞机透明体,滤光片,百叶窗和光学转换器。
光学滤镜的实例包括,但不限于,摄影光学滤镜,用于摄像器件的光学滤镜,望远镜光学滤镜(比如用于天文学),双筒镜光学滤镜,显微镜光学滤镜,以及用于光学仪器的光学滤镜(比如分光光度仪)。
在一些实施方案中,该偏振化制品可以为安全元件。安全元件的实例包括,但不限于,安全标记和认证标记,其连接到基材的至少一部分上,例如:访问卡和通行证(例如门票、证件、身份卡或会员卡,借记卡等);可流通票据和不可流通票据(例如汇票,支票,债卷,钞票,储蓄证明,股票等);政府文件(例如货币,许可证,身份证,收益卡,签证,护照,官方证书,契约等);消费品(例如软件,光盘(“CD”),数字视频光盘(“DVD”),家用电器,消费电子产品,体育用品,轿车等);信用卡;以及商品标牌、标签和包装。
在进一步的实施方案中,安全元件可以连接到基材的至少一部分,所述基材选自透明基材和反射基材。供选择地,根据进一步的实施方案,当需要反射性基材时,如果基材对于拟定应用来说不是反射性的或反射性不足时,可以将反射性的材料首先施涂到基材的至少一部分上,然后将安全标记施加到其上。例如,可以将反射性的铝涂层施涂到基材的至少一部分上,然后在其上形成安全元件。另外地或供选择地,安全元件可以连接到基材的至少一部分,所述基材选自未调色的基材、调色的基材、光致变色基材、调色的光致变色基材、线性偏振、圆偏振基材和椭圆偏振基材。
根据前述实施方案,安全元件可以进一步包括一种或多种其它涂层或膜或片材,从而形成具有取决于视角的特性的多层反射性安全元件,比如描述于美国专利6,641,874。
本发明更具体地在下面的实施例中描述,这些实施例仅仅意图是说明性的,因为其中的众多改变和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有说明,否则全部份数和全部百分比是按重量计。
实施例
以下实施例以三部分提供,部分1、2和3。在部分1中提供了对用于偏振化透镜的制备的涂料制剂的制备的描述。在部分2中提供了对用于根据本发明的透镜和比较透镜的制备的方法的描述。在部分3中提供了对根据本发明的透镜和比较透镜的性能特性的描述。
部分1-涂料制剂的制备。
液晶配向制剂(LCAF):将描述于美国专利No.9,475,901的实施例1的类型的光配向材料(其合成内容通过引用并入本文)的溶液通过如下制备:将基于溶液的总重量6重量%的光配向材料(聚[((E)-2-甲氧基-4-(3-甲氧基-3-氧代丙-1-烯基)苯基4-(6-(甲基丙烯酰基氧基)己氧基)苯甲酸酯)-共聚-(2-[3,5-二甲基吡唑基)羧基氨基]乙基甲基丙烯酸酯)])加入环戊酮。
液晶涂层制剂(LCF):首先按如下制备液晶单体的溶液。向含有苯甲醚(200g)和
Figure BDA0002110795820000421
-UV3530添加剂0.5g(可获自BYK Chemie,USA)的混合物的合适的烧瓶中加入RM257(150g,4-(3-丙烯酰基氧基丙基氧基)-苯甲酸2-甲基-1,4-亚苯基酯,可获自EMDChemicals,Inc.),RM105(150g,4-甲氧基苯基4-((6-(丙烯酰基氧基)己基)氧基)苯甲酸酯,可获自EMD Chemicals,Inc.)和
Figure BDA0002110795820000422
819(4.5g,光引发剂,可获自Ciba-GeigyCorporation)。将所得溶液在80℃搅拌2小时,然后冷却至约25℃。该液晶溶液用于制备下文所述的红色和绿色染料溶液。
将如表1中总结的,将二色性固定的调色染料加入上述液晶溶液,以产生红色和绿色制剂。对于描述于表1的各个溶液,将染料加入液晶溶液,然后在80℃搅拌2小时,之后冷却至大约25℃。加入硫酸镁,之后在室温搅拌2小时。然后将混合物离心,并收集澄清部分用于涂覆。
表1
LCF-红色 LCF-绿色
液晶溶液 20.2 20.2
红色-黄色染料1<sup>(1)</sup> 0.0672 0.0405
红色染料2<sup>(2)</sup> 0.1416 --
蓝色-绿色染料3<sup>(3)</sup> 0.0312 0.2835
硫酸镁 2.0 2.0
(1)1-(4-((4-(庚氧基)苄基)氧基)苯基)-2-(4-((4-戊基苯基)二氮烯基)萘-1-基)二氮烯。
(2)4-((4-((4'-丁基-[1,1'-联苯基]-4-基)二氮烯基)萘-1-基)二氮烯基)-N,N-二乙基苯胺。
(3)1-氨基-4-((4-丁基苯基)氨基)-9,10-二氧代-9,10-二氢蒽-2-碳酸4-(反式-4-戊基环己基)苯酯。
保护层制剂(PTLF):将以下表2中的成分加入配有磁力搅拌棒的500mL琥珀色玻璃瓶。使用前,将溶液在室温搅拌2小时。
表2
Figure BDA0002110795820000431
(4)封闭的脂族多异氰酸酯,基于异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),可获自Covestro。
(5)光引发剂(双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦),可获自BASFCorporation。
(6)光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦),可获自BASFCorporation。
部分2-透镜和涂层堆叠体的制备。
Figure BDA0002110795820000432
单体制备的最终的单视点透镜(6个基层,70mm)用作基材。首先将透镜通过如下方式进行电晕处理:在Tantec EST系统序列号No.020270发电机HV 2000系列的具有高压变频器的电晕处理装置中通过传送带。透镜在3ft/min(91.4cm/min)的带速度的传送带上行进时暴露于由53.99KV,500瓦产生的电晕。之后依次用水清洗透镜,用去离子水清洗,然后用气流干燥。每一层施涂后,都重复这样的电晕/清洗过程,除非有指明或在最后的PTLF层施涂后。
步骤1.施涂保护层。
在每个透镜经电晕处理并清洗后,通过以700转/分钟(rpm)2秒旋涂,然后以2000rpm 2.75秒旋涂将PTLF施涂到透镜上。之后,涂覆的基材在以6ft/min(183cm/min)的速度在传送带上行进时在氮气氛中在两盏紫外灯下固化,UVA峰值强度为1.887瓦/cm2和UVV为0.694瓦/cm2,并且UVA的UV剂量为4.699焦耳/cm2和UVV的为1.787焦耳/cm2。将固化的涂覆透镜进行上述电晕-清洗过程,然后施涂LCAF。
步骤2.液晶配向层的施涂和配向。
分配大约2.0mL的溶液,并以500转/分钟(rpm)旋转基材2秒,之后以2,400rpm旋转2秒,通过旋涂来将LCAF施涂到透镜。之后,将涂覆的基材置于保持在120℃的炉子中30分钟。将涂覆的基材冷却至约26℃。
干燥的LCAF层通过暴露于线性偏振化紫外光辐射而至少部分有序化。使光源取向,使得辐射在垂直于基材表面的平面上线性偏振化。每个液晶配向层暴露的紫外光辐射量采用EIT,Inc.(序列No.2066)的UV Power PuckTM高能辐射计按如下测量:UVA 0.018W/cm2和5.361J/cm2;UVB 0W/cm2和0J/cm2;UVC 0W/cm2和0J/cm2;和UVV 0.005W/cm2和1.541J/cm2。在有序化LCAF的至少一部分后,将基材冷却至约26℃并保持覆盖。在施涂液晶涂料层之前没有进行电晕和清洗步骤。
步骤3.施涂液晶涂料层。
将表3中所示的红色或绿色LCF通过以500转/分钟(rpm)的速率旋涂2秒,之后以1600rpm旋涂1秒来施涂到测试基材上的至少部分有序的LCAF材料上。将每个涂覆的基材置于65℃的炉子中30分钟以使二色性固定的调色染料进行配向。之后,使它们以15.2mm/s的速度在传送带上行进时在氮气氛中在UV固化炉中固化,UVA的峰值强度为0.388瓦/cm2和UVV的为0.5瓦/cm2,并且UVA的UV剂量为13焦耳/cm2和UVV的为17焦耳/cm2。将固化的涂覆的透镜进行上述电晕-清洗过程,然后施涂下一涂料层。
在步骤1-3完成后,然后根据以上步骤1用保护涂层涂覆比较例CE-1和CE-2。固化保护涂层后,在87℃施加另外的热固化周期三小时,然后进行测试。
步骤1-3完成后,实施例3和4(根据本发明)再次进行步骤1-3。在步骤2中,配向步骤期间采用的线性偏振化辐射为自第一LCAF方向的取向90°的暴露。步骤3采用与第一LCF层不同颜色的LCF。然后,Ex-3和Ex-4的透镜根据步骤1用保护涂层涂覆。固化保护涂层后,在87℃施加另外的热固化周期三小时,然后进行测试。各实施例和比较例的涂层结构总结于下表3。在下表3中,空白栏表示该特定层没有被施涂/不存在;而“x”表示该特定层被施涂了/存在。
表3透镜实施例的涂层堆叠体
Figure BDA0002110795820000451
部分3-二色性性能测试,包括二色性比和光学测量。
完全偏振化测量
使用配有自定心样品架的CARY 4000UV-可见光分光光度计。UV偏振器(UVD260A,可获自Moxtex,Inc.)放置于光源前。将仪器设定以下参数: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=纳米和扫描范围为370-800nm。对3.5SBW(狭缝带宽)及双束模式设定选项。对零/基准校正设定基准选项。将由
Figure BDA0002110795820000461
单体制备的未涂覆的、未经处理的完成的单视点透镜(6个基层,70mm)用于所有测量的零/基准校正。2.5中性密度滤镜在所有扫描中在参考通道中。涂覆的基材样品在空气中在环境室温(73°F±5°F;22.8℃±5.6℃)下测量。
样品偏振器的将平行于和垂直于分析仪偏振器的取向以如下方式确定。如果透镜具有双交叉LCF层,在施涂LCF层或最底下的/第一层LCF之前,对透镜标记配向方向。当该标记的配向方向垂直于分析仪偏振器的吸收方向时,该位置被定义为交叉位置。平行位置通过将平台顺时针或逆时针旋转90度来获得。
对各样品在平行和交叉位置收集吸收光谱。数据分析采用可获自WaveMetrics的Igor Pro软件包进行。该光谱输入Igor Pro软件包,并且吸光度用于计算二色性比。
非偏振化测量
测量通过采用固定的(交叉/平行)偏振化测量中的相同设定进行,除了去除Moxtek偏振器并用消偏振器代替它。
在所有测量中,对数据只分析CIE Y,a*,b*(D65光源,10度观察角)。
根据本发明的实施例和比较例的颜色值提供于下表4中。
表4透镜实施例的颜色测量值
Figure BDA0002110795820000462
Figure BDA0002110795820000471
对于单一偏振化堆叠体,目视观察到比较例-1(CE-1)具有红色色相(hue)并且在非偏振化测量和偏振化测量(交叉偏振化和平行偏振化)中都显示正的CIE a*值。目视观察到比较例-2(CE-2)具有绿色色相并且在非偏振化测量和偏振化测量(交叉偏振化和平行偏振化)中都显示负的CIE a*值。从交叉偏振化测量到平行偏振化测量的转变改变了CIE a*值的量,但对裸眼观察的视觉色相没有多少改变。
对于交叉双偏振化堆叠体,从非偏振化测量中观察到的CIE a*和CIE b*值来看,实施例3(Ex-3)和实施例4(Ex-4)都显示接近于中性灰色颜色(色相)。然而,在偏振化测量中:在交叉偏振化测量中检测到绝大部分颜色来自于偏振化堆叠体之一;并且在平行偏振化测量中检测到绝大部分颜色来自另一偏振化堆叠体。检测到的颜色取决于透镜相对于分析仪偏振器的吸收方向的位置。这从CIE a*值改变观察到了:实施例3从+29.82(交叉偏振化)到-16.92(平行偏振化);以及实施例4从+30.5(平行偏振化)到-16.43(交叉偏振化)。
吸收和二色性(二色性比,DR)结果总结于以下表5。
表5吸收和二色性比(DR)结果
Figure BDA0002110795820000472
Figure BDA0002110795820000481
在表5中,在544nm和675nm的偏振化吸光度值为直接从CARY4000UV-可见光分光光度计收集的数据。平均吸光度值是从该数据通过将吸光度值转化成透过值,对2个值取平均,以及然后将那些值转化回吸光度来计算的。
在各种情况中当在交叉偏振化条件、平行偏振化条件或非偏振化条件下测量时,比较例-1(CE-1)具有在可见光区域中在544nm的单一主要吸收,以及比较例-2(CE-2)具有在可见光区域中在675nm的单一主要吸收。
实施例3和实施例4当在不同偏振化条件下测量时各自显示不同模式的可见光吸收。实施例3在以下情况下具有最大吸收:在交叉偏振化条件下在544nm的波长;以及在平行偏振化条件下在675nm的波长。实施例4在以下情况下具有最大吸收:在交叉偏振化条件下675nm的波长;以及在平行偏振化条件下在544nm的波长。
在各波长(544nm和675nm)下的二色性比(DR)采用在交叉偏振化或平行偏振化条件下的两个吸收数值来计算。该值(比率)以(i)较大数作分子且(ii)较小数作分母来确定。正负符号代表偏振化方向。如果交叉偏振化条件下的吸收数大于平行偏振化条件下的吸收数,则该值具有正号。负的数值表示交叉偏振化条件下的吸收数小于平行偏振化条件下的吸收数。
当用人眼对偏振化光的背景,比如LCD计算机屏幕进行目视检察时,实施例3和实施例4的透镜各自在第一位置显示红色色相,但在第二位置(该第二位置相对于该第一位置呈90°)显示绿色色相。当用人眼对非偏振化光的背景进行目视检察时,实施例3和实施例4的透镜各自显示接近于中性灰色的色相。
当在室内条件下用人眼对混合的偏振化炫光(glare)和非偏振化光的背景进行目视检察时,在某些透镜位置处,实施例3和实施例4的透镜在存在偏振化炫光的区域中显示红色色相。在没有或有低水平的偏振化炫光的区域中,实施例3和实施例4的透镜在那些区域中具有(或提供)接近于中性灰色的色相。在该第二透镜位置(即相对于该第一透镜位置90o),实施例3和实施例4的透镜在存在偏振化炫光的那些区域中各自显示绿色色相。在没有或有低水平的偏振化炫光的区域中,实施例3和实施例4的透镜在那些区域中具有(或提供)接近于中性灰色的色相。
本发明可以进一步由以下非限制性项目的一个或多个来表征:
项目1:偏振化制品,其包含:
(a)包含第一表面和第二表面的基材;
(b)位于所述基材的所述第一表面之上的第一取向装置,所述第一取向装置具有第一取向方向;
(c)位于所述第一取向装置之上的第一偏振化层,所述第一偏振化层包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料,所述第一偏振化层至少部分地与所述第一取向装置的所述第一取向方向配向,其中所述第一偏振化层具有第一偏振化轴;
(d)位于所述第一偏振化层之上的第二取向装置,所述第二取向装置具有第二取向方向;和
(e)位于所述第二取向装置之上的第二偏振化层,所述第二偏振化层包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料,所述第二偏振化层至少部分地与所述第二取向装置的所述第二取向方向配向,其中所述第二偏振化层具有第二偏振化轴,
其中所述第一偏振化轴和所述第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,以及
其中所述第一二色性固定的调色染料具有第一电磁吸收光谱,所述第二二色性固定的调色染料具有第二电磁吸收光谱,以及所述第一电磁吸收光谱和所述第二电磁吸收光谱彼此不同。
项目2.项目1的偏振化制品,其中,
所述第一电磁吸收光谱包含第一可见光吸收光谱,
所述第二电磁吸收光谱包含第二可见光吸收光谱,以及
所述第一可见光吸收光谱和所述第二可见光吸收光谱彼此不同。
项目3.项目1或2的偏振化制品,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地为热致液晶材料。
项目4.项目1-3任一项的偏振化制品,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地选自液晶聚合物,液晶预聚物,液晶单体,液晶介晶,以及它们的组合。
项目5.项目1-4任一项的偏振化制品,其中所述第一取向装置和所述第二取向装置各自独立地选自:包含配向介质的层;有序聚合物片材;经处理的表面;Langmuir-Blodgett膜;和它们的组合。
项目6.项目1-5任一项的偏振化制品,其中所述第一二色性固定的调色染料和所述第二二色性固定的调色染料各自独立地选自,甲亚胺,靛类染料,硫代靛类染料,部花青,茚满,喹酞酮染料,苝,酞吡呤,三苯并二
Figure BDA0002110795820000501
嗪,吲哚并喹喔啉,咪唑并三嗪,四嗪,偶氮染料,(多)偶氮染料,苯醌,萘醌,蒽醌和(多)蒽醌,蒽嘧啶酮,碘,碘化物,以及它们的两种或更多种的组合。
项目7.项目1-6任一项的偏振化制品,其中所述基材包含固定的调色染料。
项目8.项目7的偏振化制品,其中所述固定的调色染料选自偶氮染料,蒽醌染料,
Figure BDA0002110795820000502
吨染料,吖嗪染料,碘,碘化物盐,多偶氮染料,茋染料,吡唑啉酮染料,三苯基甲烷染料,喹啉染料,
Figure BDA0002110795820000503
嗪染料,噻嗪染料,多烯染料,以及它们的组合。
项目9.项目1-8任一项的偏振化制品,其中所述第一偏振化层和所述第二偏振化层各自独立地进一步包含独立地选自以下的添加剂:固定的调色染料,光致变色材料,配向促进剂,水平配向剂,动态增强添加剂,光引发剂,热引发剂,聚合抑制剂,溶剂,光稳定剂,热稳定剂,脱模剂,流变控制剂,均化剂,自由基清除剂,粘合促进剂,以及它们的两种或更多种的组合。
项目10.项目1-9任一项的偏振化制品,进一步包含位于所述第二偏振化层之上的面漆层,所述面漆层包含紫外光吸收剂。
项目11.项目10的偏振化制品,进一步包含位于所述面漆层之上的硬涂层。
项目12.项目1-11任一项的偏振化制品,其中所述基材的所述第一表面由底漆层限定。
项目13.项目1-12任一项的偏振化制品,进一步包含位于所述第一偏振化层之上的双折射层,其中所述双折射层位于所述第一偏振化层和所述第二取向装置之间。
项目14.项目1-13任一项的偏振化制品,其中所述偏振化制品选自眼科制品,显示制品,窗,镜,光学滤镜,有源液晶盒制品,以及无源液晶盒制品。
项目15.项目1-14任一项的偏振化制品,其中所述偏振化制品选自眼科制品,该眼科制品选自校正透镜,非校正透镜,接触透镜,眼内透镜,放大透镜,保护透镜,以及护目镜。
项目16.项目1-14任一项的偏振化制品,其中所述偏振化制品选自显示制品,该显示制品选自屏幕,监视器,以及安全元件。
项目17:形成偏振化制品的方法,其包括:
(a)提供包含第一表面和第二表面的基材;
(b)在所述基材的所述第一表面之上形成第一取向装置,所述第一取向装置具有第一取向方向;
(c)在所述第一取向装置之上形成包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料的第一偏振化层,以及使所述第一偏振化层至少部分地与所述第一取向装置的所述第一取向方向配向,其中所述第一偏振化层具有第一偏振化轴;
(d)在所述第一偏振化层之上形成第二取向装置,所述第二取向装置具有第二取向方向;和
(e)在所述第二取向装置之上形成包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料的第二偏振化层,以及使所述第二偏振化层至少部分地与所述第二取向装置的所述第二取向方向配向,其中所述第二偏振化层具有第二偏振化轴,
其中所述第一偏振化轴和所述第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,以及
其中所述第一二色性固定的调色染料具有第一电磁吸收光谱,所述第二二色性固定的调色染料具有第二电磁吸收光谱,以及所述第一电磁吸收光谱和所述第二电磁吸收光谱彼此不同。
项目18:项目17的方法,其中,
所述第一电磁吸收光谱包含第一可见光吸收光谱,
所述第二电磁吸收光谱包含第二可见光吸收光谱,以及
所述第一可见光吸收光谱和所述第二可见光吸收光谱彼此不同。
项目19:项目17或18的方法,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地为热致液晶材料。
项目20:项目17-19任一项的方法,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地选自液晶聚合物,液晶预聚物,液晶单体,液晶介晶,以及它们的组合。
项目21:项目17-20任一项的方法,其中所述第一取向装置和所述第二取向装置各自独立地选自:包含配向介质的层;有序聚合物片材;经处理的表面;Langmuir-Blodgett膜;和它们的组合。
项目22:项目17-21任一项的方法,其中所述第一二色性固定的调色染料和所述第二二色性固定的调色染料各自独立地选自,甲亚胺,靛类染料,硫代靛类染料,部花青,茚满,喹酞酮染料,苝,酞吡呤,三苯并二
Figure BDA0002110795820000521
嗪,吲哚并喹喔啉,咪唑并三嗪,四嗪,偶氮染料,(多)偶氮染料,苯醌,萘醌,蒽醌和(多)蒽醌,蒽嘧啶酮,碘,碘化物,以及它们的两种或更多种的组合。
项目23:项目17-22任一项的方法,进一步包括,
在使所述第一偏振化层至少部分地与所述第一取向装置的所述第一取向方向配向之后,以及在形成所述第二取向装置之前,至少部分地固定所述第一偏振化层,以及
在使所述第二偏振化层至少部分地与所述第二取向装置的所述第二取向方向配向之后,至少部分地固定所述第二偏振化层。
项目24:项目17-23任一项的方法,其中所述基材包含固定的调色染料。
项目25:项目24的方法,其中所述固定的调色染料选自偶氮染料,蒽醌染料,
Figure BDA0002110795820000531
吨染料,吖嗪染料,碘,碘化物盐,多偶氮染料,茋染料,吡唑啉酮染料,三苯基甲烷染料,喹啉染料,
Figure BDA0002110795820000532
嗪染料,噻嗪染料,多烯染料,以及它们的组合。
项目26:项目17-25任一项的方法,其中所述第一偏振化层和所述第二偏振化层各自独立地进一步包含独立地选自以下的添加剂:固定的调色染料,光致变色材料,配向促进剂,水平配向剂,动态增强添加剂,光引发剂,热引发剂,聚合抑制剂,溶剂,光稳定剂,热稳定剂,脱模剂,流变控制剂,均化剂,自由基清除剂,粘合促进剂,以及它们的两种或更多种的组合。
项目27:项目17-26任一项的方法,进一步包括:
在所述第二偏振化层之上形成面漆层,所述面漆层包含紫外光吸收剂;和
任选地在所述面漆层之上形成硬涂层。
项目28:项目17-27任一项的方法,其中所述基材的所述第一表面由底漆层限定。
项目29:项目17-28任一项的方法,进一步包括在所述第一偏振化层之上形成双折射层,其中所述双折射层位于所述第一偏振化层和所述第二取向装置之间。
项目30:项目17-29任一项的方法,其中所述偏振化制品选自眼科制品,显示制品,窗,镜,光学滤镜,有源液晶盒制品,以及无源液晶盒制品。
项目31:项目17-30任一项的方法,其中所述偏振化制品选自眼科制品,该眼科制品选自校正透镜,非校正透镜,接触透镜,眼内透镜,放大透镜,保护透镜,以及护目镜。
项目32:项目17-30任一项的方法,其中所述偏振化制品选自显示制品,该显示制品选自屏幕,监视器,以及安全元件。
已参考本发明的特定实施方案的具体细节对本发明进行了描述。不意图将这些细节视为对本发明范围的限制,本发明的范围包括在所附权利要求书中。

Claims (15)

1.偏振化制品,其包含:
(a)包含第一表面和第二表面的基材;
(b)位于所述基材的所述第一表面之上的第一取向装置,所述第一取向装置具有第一取向方向;
(c)位于所述第一取向装置之上的第一偏振化层,所述第一偏振化层包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料,所述第一偏振化层至少部分地与所述第一取向装置的所述第一取向方向配向,其中所述第一偏振化层具有第一偏振化轴;
(d)位于所述第一偏振化层之上的第二取向装置,所述第二取向装置具有第二取向方向;和
(e)位于所述第二取向装置之上的第二偏振化层,所述第二偏振化层包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料,所述第二偏振化层至少部分地与所述第二取向装置的所述第二取向方向配向,其中所述第二偏振化层具有第二偏振化轴,
其中所述第一偏振化轴和所述第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,以及
其中所述第一二色性固定的调色染料具有包含第一可见光吸收光谱的第一电磁吸收光谱,所述第二二色性固定的调色染料具有包含第二可见光吸收光谱的第二电磁吸收光谱,以及所述第一可见光吸收光谱和所述第二可见光吸收光谱彼此不同,以及
其中所述基材、所述第一取向装置、所述第一偏振化层、所述第二取向装置和所述第二偏振化层在各种情况中不含光致变色-二色性化合物。
2.权利要求1所述的偏振化制品,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地为热致液晶材料。
3.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述第一液晶材料和所述第二液晶材料各自独立地选自液晶聚合物,液晶预聚物,液晶单体,液晶介晶,以及它们的组合。
4.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述第一取向装置和所述第二取向装置各自独立地选自:包含配向介质的层;有序聚合物片材;经处理的表面;Langmuir-Blodgett膜;和它们的组合。
5.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述第一二色性固定的调色染料和所述第二二色性固定的调色染料各自独立地选自:甲亚胺,靛类染料,硫代靛类染料,部花青,茚满,喹酞酮染料,
Figure FDA0003307934190000021
酞吡呤,三苯并二
Figure FDA0003307934190000022
嗪,吲哚并喹喔啉,咪唑并三嗪,四嗪,偶氮染料,(多)偶氮染料,苯醌,萘醌,蒽醌和(多)蒽醌,蒽嘧啶酮,碘,碘化物,以及它们的两种或更多种的组合。
6.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述基材包含固定的调色染料。
7.权利要求6所述的偏振化制品,其中所述固定的调色染料选自偶氮染料,蒽醌染料,
Figure FDA0003307934190000023
吨染料,吖嗪染料,碘,碘化物盐,多偶氮染料,
Figure FDA0003307934190000024
染料,吡唑啉酮染料,三苯基甲烷染料,喹啉染料,
Figure FDA0003307934190000025
嗪染料,噻嗪染料,多烯染料,以及它们的组合。
8.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述第一偏振化层和所述第二偏振化层各自独立地进一步包含独立地选自以下的添加剂:固定的调色染料,光致变色材料,配向促进剂,水平配向剂,动态增强添加剂,光引发剂,热引发剂,聚合抑制剂,溶剂,光稳定剂,热稳定剂,脱模剂,流变控制剂,均化剂,自由基清除剂,粘合促进剂,以及它们的两种或更多种的组合。
9.权利要求1或2所述 的偏振化制品,进一步包含位于所述第二偏振化层之上的面漆层,所述面漆层包含紫外光吸收剂,其中所述面漆层不含光致变色-二色性化合物。
10.权利要求9所述的偏振化制品,进一步包含位于所述面漆层之上的硬涂层,其中所述硬涂层不含光致变色-二色性化合物。
11.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述基材的所述第一表面由底漆层限定,和其中所述底漆层不含光致变色-二色性化合物。
12.权利要求1或2所述 的偏振化制品,进一步包含位于所述第一偏振化层之上的双折射层,其中所述双折射层位于所述第一偏振化层和所述第二取向装置之间,和其中所述双折射层不含光致变色-二色性化合物。
13.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述偏振化制品选自眼科制品,显示制品,窗,镜,滤光器。
14.权利要求1或2所述 的偏振化制品,其中所述偏振化制品选自有源液晶盒制品和无源液晶盒制品。
15.形成偏振化制品的方法,包括:
(a)提供包含第一表面和第二表面的基材;
(b)在所述基材的所述第一表面之上形成第一取向装置,所述第一取向装置具有第一取向方向;
(c)在所述第一取向装置之上形成包含第一二色性固定的调色染料和第一液晶材料的第一偏振化层,以及使所述第一偏振化层至少部分地与所述第一取向装置的所述第一取向方向配向,其中所述第一偏振化层具有第一偏振化轴;
(d)在所述第一偏振化层之上形成第二取向装置,所述第二取向装置具有第二取向方向;和
(e)在所述第二取向装置之上形成包含第二二色性固定的调色染料和第二液晶材料的第二偏振化层,以及使所述第二偏振化层至少部分地与所述第二取向装置的所述第二取向方向配向,其中所述第二偏振化层具有第二偏振化轴,
其中所述第一偏振化轴和所述第二偏振化轴相对于彼此以大于0°且小于或等于90°的角度取向,以及
其中所述第一二色性固定的调色染料具有包含第一可见光吸收光谱的第一电磁吸收光谱,所述第二二色性固定的调色染料具有包含第二可见光吸收光谱的第二电磁吸收光谱,以及所述第一可见光吸收光谱和所述第二可见光吸收光谱彼此不同,以及
其中所述基材、所述第一取向装置、所述第一偏振化层、所述第二取向装置和所述第二偏振化层在各种情况中不含光致变色-二色性化合物。
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