CN100416314C - 偏振的光致变色器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在这里公开的各种实施方案涉及包括连接到基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层的光学元件，至少部分涂层应当响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射。其它实施方案涉及光学元件，它包括基材，和连接到基材的至少一部分上并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。仍然其它实施方案涉及安全器件，液晶池和制造它们的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求了2003年7月1日申请的US临时申请序列号60/484,100的权益，它因此被特意引入这里供参考。
有关联邦政府资助的研究或发展的声明不适用。
对序列表的引用不适用。
背景
在这里公开的各种实施方案总体上涉及光学元件，安全目的液晶池和它们的制造方法。
普通的线性偏振元件，如太阳镜的线性偏振透镜和线性偏振滤光镜，典型地从含有二色性材料如二色性染料的拉伸聚合物片材形成的。因此，普通的线性偏振元件是具有单个线性偏振状态的静态元件。
因此，当普通的线性偏振元件暴露于合适波长的无规偏振辐射或反射辐射时，透过该元件的辐射中的一定百分比将是线性偏振的。在这里使用的术语“线性偏振”意指将光波的电矢量的振动限制到一个方向或平面。
此外，普通的线性偏振元件典型地是着色的。也就是说，普通的线性偏振元件含有着色剂(即，二色性材料)并具有不会响应于光化辐射而变化的吸收光谱。在这里使用的术语“光化辐射”指能够引起响应的电磁辐射，比如但不限于紫外线和可见辐射。普通的线性偏振元件的颜色将取决于用于形成元件的着色剂，和最通常地，是中性色(例如：棕色或灰色)。因此，尽管普通的线性偏振元件可用于减少反射光眩光，但因为它们的着色，它们在某些微光条件下不太适合使用。此外，因为普通的线性偏振元件仅具有单个着色的线性偏振状态，它们在贮存或显示信息的能力上受到限制。
如以上所讨论，普通的线性偏振元件典型地通过使用含有二色性材料的拉伸聚合物膜的片材来形成。在这里使用的术语“二色性”意指，与至少透过的辐射的两种正交平面偏振成分之中的一种成分相比，能够更强烈地吸收该两种成分之中的另一种组分。因此，尽管二色性材料能够优先吸收透过辐射的两种正交平面偏振成分之中的一种，但是如果二色性材料的分子没有合适地定位或排列，则无法实现透过辐射的净线性偏振。也就是说，由于二色性材料的分子的无规定位，各分子的选择性吸收能够互相抵消，使得无法实现净或总体线性偏振作用。因此，一般需要通过用另一种材料定向来合适地定位或排列二色性材料的分子，以便实现净线性偏振。
定向二色性染料的分子的一种普通方法包括加热聚乙烯醇(“PVA”)的片材或层以软化PVA和然后拉伸片材以取向PVA聚合物链。其后，将二色性染料浸渍到拉伸片材中并且染料分子在聚合物链的取向时被吸收。也就是说，染料分子定向，使得染料分子的长轴总体上平行于取向的聚合物链。另外地，二色性染料能够首先浸渍到PVA片材，其后片材能够按以上所述方法加热和拉伸以使PVA聚合物链和缔合了的染料发生取向。以这一方式，二色性染料分子能够合适地定位或排列在PVA片材的取向聚合物链之内并能够实现净线性偏振。即，PVA片材能够被制成线性地偏振所透过的辐射，或换句话说，能够形成线性偏振滤光镜。
与以上讨论的二色性元件相反，普通的光致变色元件，如使用普通的热可逆的光致变色材料所形成的光致变色透镜，一般能够响应于光化辐射从第一状态，例如“透明(clear)状态”，转变成第二状态，例如“有色状态”，和响应于热能恢复到第一状态。在这里使用的术语“光致变色”指具有响应于至少光化辐射而发生变化的至少可见辐射的吸收光谱。因此，普通的光致变色元件一般很适合同时用于微光和亮光条件中。然而，不包括线性偏振滤光镜在内的普通光致变色元件一般不会线性地偏振辐射。即，普通的光致变色元件在任一状态下的吸收比一般低于2。在这里使用的术语“吸收比”指在第一平面上线性偏振的辐射的吸收率与在与第一平面正交的平面上线性偏振的相同波长辐射的吸收率的比率，其中第一平面取作具有最高吸收率的平面。因此，普通的光致变色元件不能将反射光眩光减少到与普通的线性偏振元件相同的程度。此外，普通的光致变色元件具有有限的贮存或显示信息的能力。
因此，理想的是提供同时显示出线性偏振和光致变色性能的元件和器件。此外，理想的是提供显示出圆形或椭圆偏振性能和光致变色性能的元件和器件。
公开的概述
在这里公开的各种非限制性实施方案涉及光学元件。例如，一个非限制性实施方案提供包括连接到基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层的光学元件，至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射。
另一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，和连接到基材的至少一部分上并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的热可逆的光致变色-二色性化合物。
再一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，连接到基材的至少一部分上的至少一种至少部分地有序化取向机构以及连接到至少部分地有序化取向机构的至少一部分上的至少部分涂层，所述至少部分涂层包括至少一种至少部分地有序化各向异性材料和至少部分地用至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
又一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，包含连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的至少部分地有序化定向介质的第一至少部分涂层，包含连接到至少部分地有序化的定向介质的至少一部分上并至少部分地用其进行定向的一种定向转移材料的第二至少部分涂层，和连接到定向转移材料的至少一部分上的第三至少部分涂层，所述第三至少部分涂层包括至少部分地用至少部分地定向的定向转移材料的至少一部分进行定向的至少一种各向异性材料和至少部分地用至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分进行定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
其它非限制性实施方案涉及复合光学元件。例如，一个非限制性实施方案提供复合光学元件，它包括基材，连接到基材的至少一部分上的至少部分地有序化聚合物片材，和用至少部分地有序化聚合物片材的至少一部分至少部分地定向的并且在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物。
另一个非限制性实施方案提供了包括基材和连接到基材的至少一部分上的至少一种片材的复合光学元件，该至少一种片材包括具有至少第一总方向的至少部分地有序化的液晶聚合物，分布在液晶聚合物的至少一部分之内的具有一般与至少第一总方向平行的至少第二总方向的至少一种至少部分地有序化液晶材料，和用该至少一种至少部分地有序化液晶材料的至少一部分至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
再一个其它非限制性实施方案涉及制造光学元件的方法。例如，一个非限制性实施方案提供了包括在基材的至少一部分上形成包含至少一种至少部分地定向的热可逆的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的一种制造光学元件的方法。
另一个非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，包括：(a)在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，和(b)调整(adapt)至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。
再一个非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，它包括：在基材的至少一个表面的至少一部分上形成包含定向介质的至少部分涂层并将定向介质的至少一部分至少部分地有序化，在包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上形成包含定向转移材料的至少一种至少部分涂层并用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将定向转移材料的至少一部分进行至少部分地定向，以及在定向转移材料的至少一部分上形成包含各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层、用至少部分地定向的定向转移材料的至少一部分将各向异性材料的至少一部分进行至少部分地定向和用至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分进行至少部分地定向。
又一个非限制性实施方案提供制造复合元件的方法，它包括：将至少部分地有序化聚合物片材连接到基材的至少一部分上，该至少部分地有序化聚合物片材包括连接到基材的至少一部分上的并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的热可逆的光致变色-二色性化合物。
又一个非限制性实施方案提供制造复合元件的方法，包括：形成一种片材，该片材包括具有至少第一总方向的至少部分地有序化液晶聚合物，分布在液晶聚合物的至少一部分之内的具有至少第二总方向的液晶材料以及用液晶材料的至少一部分至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物；和将片材的至少一部分连接到光学基材的至少一部分上以形成复合元件。
再一个非限制性实施方案提供制造复合元件的方法，包括：形成一种片材，该片材包括具有至少第一总方向的至少部分地有序化液晶聚合物和分布在液晶聚合物的至少一部分之内的具有至少第二总方向的液晶材料，将片材的至少一部分连接到光学基材的至少一部分，和将至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到片材的至少一部分上。
另一个非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，它包括在光学基材的至少一部分上覆盖模塑(overmolding)包含至少部分地有序化液晶材料和至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层。
再一个非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，它包括在光学基材的至少一部分上覆盖模塑包含至少部分地有序化液晶材料的至少部分涂层；和将至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到至少部分地有序化液晶材料的至少一部分之中。
其它非限制性实施方案涉及安全元件。例如，一个非限制性实施方案提供连接到基材的至少一部分上的安全元件，该安全元件包括连接到基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层，该至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态、响应于热能恢复到第一状态并且在第一状态和第二状态当中的至少一种下线性地偏振至少所透过的辐射。
另一个非限制性实施方案提供制造安全元件的方法，它包括在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，所述至少部分涂层包括至少一种至少部分地定向的、热可逆的光致变色-二色性化合物。
其它非限制性实施方案涉及液晶池。例如，一个非限制性实施方案提供液晶池，它包括具有第一表面的第一基材，具有第二表面的第二基材，其中第二基材的第二表面与第一基材的第一表面相对并以一定距离间隔以便确定一个区域，以及位于由第一表面和第二表面确定的区域内的适于至少部分地有序化的液晶材料和适于至少部分地定向且在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物。
另一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材和在基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层，所述至少部分涂层适于在至少一种状态下圆形地偏振或椭圆形地偏振并包括含有以螺旋形排列贯穿至少部分涂层的厚度的分子的手性向列型或胆甾醇型液晶材料和至少一种光致变色-二色性化合物，后者用液晶材料至少部分地定向以使得至少一种光致变色-二色性化合物的分子的长轴总体上平行于液晶材料的分子。
另一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材和连接到基材的至少一部分上的至少部分涂层，所述至少部分涂层包括至少部分地有序化各向异性材料和用至少部分地有序化各向异性材料至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物，该光致变色-二色性化合物包括：(a)选自吡喃，噁嗪和俘精酸酐中的至少一种光致变色基团；和(b)连接于至少一种光致变色基团上并由下式表示的至少一种延长剂L：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d′-[Q2-[S3]e]e′-[Q3-[S4]f]f′-S5-P
它在下面更详细地描述。
附图的几个视图的简述
当与附图相结合阅读时，本发明的各种非限制性实施方案可以更好地得到理解，其中：
图1显示了对于根据在这里公开的各种非限制性实施方案的涂层所获得的两个平均差异吸收光谱；和
图2是根据在这里公开的一个非限制性实施方案的覆盖模塑组装件的示意性、横截面视图；
实施方案的详细说明
在说明书中和所附权利要求中所使用的冠词“a”，“an”和“the”包括复数指代物，除非特意地和明确地限于一个指代物。
另外，对于本说明书的目的，除非另有说明，否则表达成分的量，反应条件和在说明书中使用的其它性能或参数的所有数值被理解为在一切情况下被术语“约”修饰。因此，除非另有说明，应当理解在下面的说明书和所附权利要求中给出的数值参数是近似值。至少，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求的范围，各数值参数应该至少按照报道的有效数字的数值并采用寻常的舍入技术来解释。
此外，尽管表达本发明的宽范围的数值范围和参数设定值是如以上所讨论的近似值，但是在实施例部分中给出的数值尽可能准确地报道。然而，应该理解的是，此类数值固有地含有从测量设备和/或测量技术引起的某些误差。
现在描述根据本发明的各种非限制性实施方案的光学元件和器件。在这里公开的各种非限制性实施方案提供了包括连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层的光学元件，至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射。在这里使用的术语“热能”指任何形式的热量。
在这里用于修饰“状态”的术语“第一”和“第二”不希望指任何特殊的顺序或时序，而是指两种不同的条件或性能。例如，虽然在这里没有限制意味，涂层的第一状态和第二状态对于至少一种光学性能(比如但不限于可见光和/或紫外线辐射的吸收或线性偏振)而言可以不同。因此，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少部分涂层应当在第一和第二状态中的每一种中具有不同的吸收光谱。例如，尽管在这里没有限制，至少部分涂层在第一状态下是透明和在第二状态下是有颜色的。另外，至少部分涂层应当具有在第一状态下的第一种颜色和在第二状态下的第二种颜色。此外，如下面更详细地讨论，至少部分涂层在第一状态下应当不是线性地偏振(或“非偏振”)和在第二状态下线性地偏振。
在这里使用的术语“光学(optical)”意指与光和/或视觉有关。例如，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，光学元件或器件能够选自眼用元件和器件，显示元件和器件，窗口，反光镜，和有源和无源的液晶池元件和器件。在这里使用的术语“眼用(ophthalmic)”意指与眼睛和/或视觉有关。眼用元件的非限制性例子包括矫正和非矫正镜片，其中包括单视点或多视点透镜，它们可以是分区或未分区的多视点透镜(如，但不限于，双焦点透镜，三焦点透镜和渐进的透镜)，以及用于矫正、保护或增强(化妆或其它)视觉的其它元件，其中包括(没有限制)接触透镜，眼内透镜，放大透镜，和防护透镜或面罩。在这里使用的术语“显示器”意指在文字，数字，符号，设计或图案方面的信息的看得见的或计算机可读的表示。显示元件和器件的非限制性例子包括屏幕，监视器，和安全元件，如安全条纹。在这里使用的术语“窗口”意指适合于让辐射透过的口。窗口的非限制性例子包括汽车和飞机透明体，滤光片，快门，和光学开关。在这里使用的术语“反光镜”意指镜面方式反射入射光的大部分的一种表面。
在这里使用的术语“液晶池”指含有能够有序化的液晶材料的一种结构。有源液晶池是一类池，其中液晶材料能够利用外力如电场或磁场在有序化和无序化状态之间转变或在两个有序化状态之间转变。无源的液晶池是其中液晶材料维持有序化状态的那些池。有源液晶池元件或器件的一个非限制性例子是液晶显示器。
如以上所讨论，一个非限制性实施方案作为一部分提供光学元件，后者包括连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层。在这里使用的术语“涂层”指从可流动的组合物形成的受支持的膜，它可具有或不具有均匀厚度，和具体地说排除聚合物片材。在这里使用的术语“片材”是具有一般均匀厚度和能够自支持的预先形成的膜。此外，在这里使用的术语“连接到”指直接与目标接触或经由一种或多种其它结构或材料(其中的至少一种与目标直接接触)与目标间接接触。因此，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层可以与基材的至少一部分直接接触或它经由一个或多个其它结构或材料与基材的至少一部分间接接触。例如，虽然在这里没有限制意味，至少部分涂层能够与一种或多种其它至少部分涂层，聚合物片材或它们的结合物相接触，这些当中的至少一种与基材的至少一部分直接接触。
一般而言，适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的基材包括，但不限于，由有机材料，无机材料，或它们的结合物(例如复合材料)形成的基材。下面更详细地描述根据在这里公开的各种非限制性实施方案所使用的基材的非限制性例子。
可用于形成在这里公开的基材的有机材料的特定非限制性例子包括聚合物材料，例如，由公开在US专利5,962,617中和在US专利5,658,501的第15栏，28行到第16栏，17行中公开的单体和单体混合物制备的均聚物和共聚物，这两篇US专利的公开内容被具体引入这里供参考。例如，此类聚合物材料能够是热塑性或热固性聚合物材料，能够是透明或光学透明的，并且能够具有任何所需折光指数。公开的此类单体和聚合物的非限制性例子包括：多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，例如，烯丙基双二醇碳酸酯如二甘醇双(烯丙基碳酸酯)，该单体以商标CR-39由PPG Industries，Inc.销售；聚脲-聚氨酯(聚脲氨酯)聚合物类，它们例如通过聚氨酯预聚物和二胺固化剂的反应制备，一种此类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；二甲基丙烯酸二甘醇酯单体；乙氧基化酚类甲基丙烯酸酯单体；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；脲烷丙烯酸酯单体；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；聚硫氨酯，热塑性聚碳酸酯，如由双酚A和光气形成的碳酸酯连接的树脂，一种此类材料以商标LEXAN销售；聚酯，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)，如以商标PLEXIGLAS销售的材料，以及通过多官能异氰酸酯与多硫醇或多环硫化物单体反应，均聚或与多硫醇，多异氰酸酯，多异硫氰酸酯和任选的烯属不饱和单体或卤代含芳族烃基的乙烯基单体进行二元共聚和或三元共聚所制备的聚合物。也考虑的是此类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，形成嵌段共聚物或互穿聚合物网络产物。
尽管在在这里没有限制意味，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，基材能够是眼用基材。在这里使用的术语“眼用基材”指透镜，部分地成形的透镜，和透镜毛坯。适用于形成根据这里公开的各种非限制性实施方案的眼用基材的有机材料的非限制性例子包括，但不限于，可用作眼用基材的本领域公知的聚合物，例如，用于制备光学应用的光学透明铸塑品如眼用透镜的有机光学树脂。
适合用于形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的基材的有机材料的其它非限制性例子包括合成和天然有机材料，它们包括，没有限制意味：不透明或半透明聚合物材料，天然和合成织物，和纤维素材料，如纸和木材。
适合用于形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的基材的无机材料的非限制性例子包括玻璃，矿物，陶瓷，和金属。例如，在一个非限制性的实施方案中基材能够包括玻璃。在其它非限制性实施方案，基材能够具有反射面，例如，抛光的陶瓷基片，金属基材，或矿物基材。在其它非限制性实施方案中，反射涂层或反射层能够沉积于或另外施涂于无机或有机基材的表面上，以使它变成反射性的或增强它的反射率。
此外，根据在这里公开的某些非限制性实施方案，基材可在它们的外表面上具有保护涂层，如，但不限于，耐磨涂层，如“硬涂层”。例如，市场上可买到的热塑性聚碳酸酯镜片基材常常在出售时具有早已施涂于它的外表面上的耐磨涂层，因为这些表面倾向于容易地划伤，磨耗或磨损。此类透镜基材的一个例子是GENTEXTM聚碳酸酯透镜(可从Gentex Optics获得)。因此，在这里使用的术语“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。
更进一步，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的基材能够是未着色的，着色的，线性偏振，圆形偏振，椭圆形偏振，光致变色，或着色-光致变色基材。在这里对于基材所使用的术语“未着色”意指一种基材，它基本上没有着色剂添加物(如，但不限于，普通染料)并具有不会响应于光化辐射而显著发生变化的可见辐射的吸收光谱。此外，对于基材所使用的术语“着色”意指一种基材，它具有着色剂添加物(如，但不限于，普通染料)和具有不会响应于光化辐射而显著发生变化的可见辐射的吸收光谱。
在这里对于基材所使用的术语“线性偏振”指适于线性偏振辐射的基材。在这里对于基材所使用的术语“圆形偏振”指适于圆形偏振辐射的基材。在这里对于基材所使用的术语“椭圆形偏振”指适于椭圆形偏振辐射的基材。在这里对于基材所使用的术语“光致变色”指具有响应于至少光化辐射而发生变化的可见辐射吸收光谱的基材。此外，在这里对于基材所使用的术语“着色-光致变色”意指一种基材，它含有着色剂添加物以及光致变色材料，并具有响应于至少光化辐射而发生变化的可见辐射的吸收光谱。因此，例如和没有限制，着色的-光致变色基材能够具有着色剂的第一色彩特性以及当暴露于光化辐射时着色剂和光致变色材料的结合物的第二色彩特性。
如以上所讨论，普通的线性偏振元件典型地通过使用拉伸聚合物片材和二色性染料来形成。然而，这些普通的线性偏振元件一般具有单一的着色的、线性偏振状态。如前面所讨论，术语“线性偏振”意指将光波的电矢量的振动限制到一个方向。此外，如前面所讨论，普通的光致变色元件由普通的光致变色化合物形成并具有至少两种状态，例如透明状态和着色状态。如前面所讨论，术语“光致变色”指具有响应于至少光化辐射而发生变化的至少可见辐射吸收光谱。然而，普通的光致变色元件一般不会线性地偏振辐射。
如以上所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件包括适于响应于光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，并且在第一状态和第二状态之中的至少一种状态下线性地偏振的一种具有第一状态和第二状态的至少部分涂层。即，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够是光致变色-二色性元件。在这里使用的术语“光致变色-二色性”指在某些条件下同时显示出光致变色和二色性(即线性地偏振)性能，这些性能至少可以由仪器检测到。此外，如下面更详细地讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够通过使用至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物来形成。
正如前面提到的那样，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少部分涂层可以适于在第一种状态下是非偏振性(即，涂层不会将光波的电矢量的振动限制到一个方向)而在第二状态下线性地偏振至少所透过的辐射。在这里使用的术语“所透过的辐射”指通过物体的至少一部分的辐射。虽然在这里没有限制意味，透过的辐射能够是紫外线辐射，可见辐射，或它们的结合物。因此，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少部分涂层可以适于在第一状态下是非偏振性的和在第二状态下线性地偏振所透射的紫外线辐射，所透射的可见辐射，或它们的结合物。
根据再一个其它非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层可以适于具有在第一状态下的第一吸收光谱，在第二状态下的第二吸收光谱，和在第一和第二状态下线性地偏振。
根据一个非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够在至少一种状态下具有至少1.5的平均吸收比。根据另一个非限制性实施方案，至少部分涂层能够在至少一种状态下具有从至少1.5到50(或更大)的平均吸收比。如前面所讨论，术语“吸收比”指在第一平面上线性偏振的辐射的吸收率与在与第一平面正交的平面上线性偏振的相同波长辐射的吸收率的比率，其中第一平面取作具有最高吸收率的平面。因此，该吸收比(和如下所述的平均吸收比)是辐射的两种正交平面偏振成分当中的一种如何强烈地被物体或材料吸收的指征。
包括光致变色-二色性化合物的涂层或元件的平均吸收比能够如下所述来测定。例如，为了测定包括光致变色-二色性化合物的涂层的平均吸收比，将有涂层的基材放置在光具座上且涂层利用光致变色-二色性化合物的活化来处于线性地偏振状态。通过将涂层暴露于紫外线辐射中一段时间来实现活化，该时间足以达到饱和或接近饱和状态(即，其中在测量过程中经过一定时间间隔之后涂层的吸收性能基本上不改变的一种状态)。吸收测量对于在与光具座垂直的平面(称作0°偏振平面或方向)上线性偏振的光以及在与光具座平行的平面(称作90°偏振平面或方向)上线性偏振的光以3秒间隔经过一段时间(典型地10-300秒)，按照下列顺序来进行：0°，90°，90°，0°等等。线性偏振光被涂层吸收的吸收率对于全部所试验的波长在每一时间间隔中测量，在相同波长范围中的未活化吸收率(即涂层在未活化状态下的吸收率)被扣除来获得在0°和90°偏振平面的每一个平面中获得涂层在活化状态下的吸收光谱，从而获得处于饱和或接近饱和状态下的涂层在各偏振平面上的平均差异吸收光谱。
例如，参考图1，显示了对于根据这里公开的一个非限制性实施方案的涂层所获得的在一个偏振平面上的平均差异吸收光谱(一般表示为10)。平均吸收光谱(一般表示为11)是对于相同的涂层在正交偏振平面上所获得的平均差异吸收光谱。
以对于涂层所获得的平均差异吸收光谱为基础，如下获得了涂层的平均吸收比。根据下列方程式计算在与λmax-vis+/-5纳米(在图1中一般表示为14)对应的预定波长范围内的每一波长下涂层的吸收比，其中λmax-vis是涂层在任何平面上具有最高平均吸收率的那一波长：
ARλi＝Ab1 λi/Ab2 λi Eq.1
其中，ARλi是在波长λi下的吸收比，Ab1 λi是在具有较高吸收率的偏振方向(即，0°或90°)上在波长λi下的平均吸收吸收率，和Ab2 λi是在剩余偏振方向上在波长λi下的平均吸收率。如前面所讨论，“吸收比”指在第一平面上线性偏振的辐射的吸收率与在与第一平面正交的平面上线性偏振的相同波长辐射的吸收率的比率，其中第一平面取作具有最高吸收率的平面。
然后根据下列方程式，通过将对于在预定波长范围(即，λmax-vis+/-5纳米)内的各吸收比平均化来计算涂层的平均吸收比(“AR”)：
AR＝(∑ARλi)/ni Eq.2
其中，AR是涂层的平均吸收比，ARλi是在预定波长范围(即，λmax-vis+/-5纳米)内的各波长的各自吸收比(按照以上在Eq.1中测定)，和ni是平均化的各吸收比的数目。测定平均吸收比的这一方法的更详细说明提供在实施例中。
正如前面提到的那样，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够包括至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物。如前面所讨论，术语“光致变色-二色性”指在某些条件下同时显示出光致变色和二色性(即线性地偏振)性能，这些性能至少可以由仪器检测到。因此，“光致变色-二色性化合物”是在某些条件下同时显示出光致变色和二色性(即线性地偏振)性能的化合物，这些性能至少可以由仪器检测到。因此，光致变色-二色性化合物具有响应于至少光化辐射而变化的至少可见辐射的吸收光谱并能够更强烈地吸收至少所透过辐射的两种正交平面偏振成分之中的一种成分，与另一种成分相比。另外，就象以上讨论的普通光致变色化合物一样，在这里公开的光致变色-二色性化合物能够是热可逆的。也就是说，光致变色-二色性化合物能够响应于光化辐射从第一状态转换到第二状态并响应于热能恢复到第一状态。此外，在这里使用的术语“化合物”指由两个或多个两种或多种元素、组分、成分或部分的联合所形成的物质并且包括，没有限制，由两种或多种元素、组分、成分或部分的联合所形成的分子和高分子(例如聚合物和低聚物)。
例如，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够具有第一状态(具有第一吸收光谱)，第二状态(具有与第一种吸收光谱不同的第二吸收光谱)，并且能够响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态和响应于热能恢复到第一状态。此外，光致变色-二色性化合物能够在第一状态和第二状态之中的一种或两种状态下是二色性的(即，线性地偏振)。例如，虽然不一定需要，光致变色-二色性化合物在活化状态下线性地偏振和在漂白里或褪色(即，未活化)状态下非偏振。在这里使用的术语“活化状态”指光致变色-二色性化合物，当它暴露于足够的光化辐射时会引起光致变色-二色性化合物的至少一部分从第一状态转换到第二状态。此外，虽然不一定需要，光致变色-二色性化合物可以在第一种和第二种状态下是二色性的。尽管在这里没有限制意味，例如，光致变色-二色性化合物能够在活化状态和漂白状态下都线性地偏振可见辐射。此外，光致变色-二色性化合物能够在活化状态下线性地偏振可见辐射，和能够在漂白状态下线性地偏振紫外线辐射。
虽然不需要的，但是根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比。根据在这里公开的其它非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。根据另一非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的在1.5-50范围内的平均吸收比。根据其它非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够在活化状态下，根据池法测定，具有从4至20的平均吸收比，能够进一步具有从3至30的平均吸收比，和能够更进一步具有从2.5至50的平均吸收比。然而，一般而言，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的平均吸收比能够是足以为器件或元件赋予所需性能的任何平均吸收比。在下面详细描述合适的光致变色-二色性化合物的非限制性例子。
测定光致变色-二色性化合物的平均吸收比的池法(CELL METHOD)基本上与用于测定至少部分涂层的平均吸收比的方法(如以上和实施例中所述)相同，只是不测量涂敷基材的吸收率，而是测试含有定向液晶材料和光致变色-二色性化合物的池组装体。更具体地说，该池组装体包括以20微米+/-1微米的间距间隔的两个相对的玻璃基板。基板沿着两个相反的边缘密封，形成池。每一玻璃基板的内表面涂敷了聚酰亚胺涂层，涂层的表面通过摩擦至少部分地有序化。光致变色-二色性化合物的定向可以通过将光致变色-二色性化合物和液晶介质引入到池组装体中和让液晶介质用摩擦的聚酰亚胺表面定向来实现。一旦液晶介质和光致变色-二色性化合物已经定向，将池组装体放置于光具座(它详细地描述在实施例中)上和按照前面对于涂敷基材所描述的方式测定平均吸收比，只是池组装体的未活化吸收率从活化吸收率中扣除以获得平均差异吸收光谱。
如前面所讨论，尽管二色性化合物能够优先吸收平面偏振光的两个正交成分的一个，一般需要将二色性化合物的分子适当地定位或排列以便达到净线性偏振效果。类似地，一般需要将光致变色-二色性化合物的分子合适地定位或排列来实现净线性偏振效果。也就是说，一般需要将光致变色-二色性化合物的分子定向，以使得在活化状态下光致变色-二色性化合物的分子的长轴一般彼此平行。因此，如以上所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物至少部分地定向。此外，如果光致变色-二色性化合物的活化状态对应于材料的二色性状态，则至少一种光致变色-二色性化合物能够至少部分地定向，以使在活化状态下光致变色-二色性化合物的分子的长轴是定向的。在这里使用的术语“定向”意指通过与另一种材料、化合物或结构相互作用引起合适的排列或定位。
此外，虽然在这里没有限制意味，至少部分涂层能够包括多种的光致变色-二色性化合物。虽然在这里没有限制意味，当两种或多种光致变色-二色性化合物相结合使用时，光致变色-二色性化合物能够选择来彼此互补，以产生所需的颜色或色调。例如，根据在这里公开的某些非限制性实施方案能够使用光致变色-二色性化合物的混合物，以达到某些活化颜色，如接近中性灰色或接近中性棕色。例如参见美国专利5,645,767，第12栏，66行到第13栏，19行，它的公开内容被引入这里供参考，该专利描述了确定中性灰色和棕色的参数。另外或此外，至少部分涂层能够包括具有互补的线性偏振状态的光致变色-二色性化合物的混合物。例如，光致变色-二色性化合物能够被选择在所需的波长范围中具有互补的线性偏振状态，以生产能够偏振在所需波长范围中的光的光学元件。更进一步，在同一波长下具有基本上相同的偏振状态的互补性光致变色-二色性化合物的混合物能够进行选择以增强或加强所达到的总体线性偏振。例如，根据一个非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够包括至少两种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物，其中至少两种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物具有下面这些当中的至少一种：互补色和互补的线性偏振状态。
如前面所讨论，在这里公开的各种非限制性实施方案提供包括连接到基材的至少一部分上的至少部分涂层的光学元件，其中至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射。此外，根据各种非限制性实施方案，至少部分涂层能够包括至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
另外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够进一步包括可以促进至少部分涂层的加工、性能或特性之中的一种或多种的至少一种添加剂。此类添加剂的非限制性例子包括染料，定向促进剂，动力学增强添加剂，光引发剂，热引发剂，聚合抑制剂，溶剂，光稳定剂(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，流变性能控制剂，流平剂(如，但不限于，表面活性剂)，自由基清除剂，和粘合促进剂(如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂)。
能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的染料的非限制性例子包括能够为至少部分涂层赋予所需颜色或其它光学性能的有机染料。
在这里使用的术语“定向促进剂”意指一种添加剂，它能够促进它所添加到的材料的定向的速率和均匀性当中的至少一种。能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的定向促进剂的非限制性例子包括在US专利6,338,808和US专利出版物No.2002/0039627中描述的那些，它们因此被特意引入这里供参考。
能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的动力学增强添加剂的非限制性例子包括含环氧基的化合物，有机多元醇，和/或增塑剂。此类动力学增强添加剂的更特定例子已公开在US专利6,433,043和US专利出版物No.2003/0045612中，它们因此被特意引入这里供参考。
能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的光引发剂的非限制性例子包括断裂型光引发剂和夺取型光引发剂。断裂型光引发剂的非限制性例子包括乙酰苯，α-氨基烷基苯基酮，苯偶姻醚，苯甲酰基肟，酰基膦氧化物和双酰基膦氧化物或此类引发剂的混合物。此类光引发剂的商品实例是可从Ciba Chemicals，Inc商购的
4265。夺取型光引发剂的非限制性例子包括二苯甲酮，米蚩酮，噻吨酮，蒽醌，樟脑醌，荧光酮，酮基香豆素或此类引发剂的混合物。
能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的光引发剂的另一个非限制性例子是可见光引发剂。合适的可见光光引发剂的非限制性例子已在美国专利6,602,603的第12栏，11行至第13栏，21行中阐明，它因此被具体引入这里供参考。
热引发剂的非限制性例子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的非限制性例子包括过氧基单碳酸酯，如叔丁基过氧基异丙基碳酸酯；过氧化二碳酸酯，如二(2-乙基己基)过氧化二碳酸酯，二(仲丁基)过氧化二碳酸酯和二异丙基过氧化二碳酸酯；二酰基过氧化物，如2，4-过氧化二氯苯甲酰，过氧化异丁酰基，过氧化癸醇，过氧化月桂酰，过氧化丙酰基，过氧化乙酰，过氧化苯甲酰和对-氯苯甲酰基过氧化物；过氧化酯如叔丁基过氧基新戊酸酯，叔丁基过氧辛酸酯和叔丁基过氧异丁酸酯；甲乙酮过氧化物，和乙酰基环己烷磺酰基过氧化物。在一个非限制性的实施方案中，所使用的热引发剂是不使聚合产物变色的那些。能够用作热引发剂的偶氮双(有机腈)化合物的非限制性例子包括偶氮双(异丁腈)，偶氮双(2，4-二甲基戊腈)或它们的混合物。
聚合抑制剂的非限制性例子包括：硝基苯，1，3，5-三硝基苯，对苯醌，四氯苯醌，DPPH，FeCl3，CuCl2，氧，硫，苯胺，苯酚，氢醌，1，2，3-三羟基苯，和2，4，6-三甲基苯酚。
能够在根据在这里公开的各种非限制性实施方案的至少部分涂层中存在的溶剂的非限制性例子包括溶解涂料的固体组分，并涂料及元件和基材相容，和/或能够确保涂敷涂料的外表面的均匀覆盖的那些溶剂。有潜力的溶剂包括，但不限于，下列：丙二醇单甲醚乙酸酯和它们的衍生物(作为
工业溶剂销售)，丙酮，丙酸戊酯，苯甲醚，苯，乙酸丁酯，环己烷，乙二醇的二烷基醚，例如，二甘醇二甲醚和它们的衍生物(作为
工业溶剂销售)，二苯甲酸二甘醇酯，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，甲基乙基酮，甲基异丁基酮，丙酸甲酯，碳酸亚丙基酯，四氢呋喃，甲苯，二甲苯，2-甲氧基乙基醚，1，3-丙二醇单甲醚，和它们的混合物。
在另一个非限制性实施方案中，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够包括至少部分地定向的至少一种普通的二色性化合物。合适普通的二色性化合物的非限制性例子包括甲亚胺类，靛类，硫靛类，部花青类，茚满类，喹啉并邻羧基苯乙酮酸染料，苝，酞吡呤，triphenodioxazines，吲哚并喹喔啉类，咪唑并三嗪类，四嗪类，偶氮和(多)偶氮染料，苯醌类，萘醌类，蒽醌和(多)蒽醌，蒽并嘧啶酮，碘和碘酸盐。在另一个非限制性实施方案中，二色性材料能够是可聚合的二色性化合物。也就是说，根据这一非限制性实施方案，二色性材料能够包括能够聚合的至少一种基团(即“可聚合的基团”)。例如，虽然在这里没有限制意味，在一个非限制性的实施方案中至少一种二色性化合物能够具有由至少一个可聚合的基团终端的至少一个烷氧基，多烷氧基，烷基，或多烷基取代基。
更进一步，具有适应性调整(adapted)的第一状态和第二状态的至少部分涂层能够包括至少一种普通光致变色化合物在这里使用的术语“普通光致变色化合物”同时包括热可逆的和非热可逆的(或光可逆的)光致变色化合物。一般，虽然在这里没有限制意味，当两种或多种普通光致变色材料彼此之间相结合或与光致变色-二色性化合物相结合使用时，各种材料能够选择来彼此互补以产生所需的颜色或色调。例如，根据在这里公开的某些非限制性实施方案能够使用光致变色化合物的混合物，以达到某些活化颜色，如接近中性灰色或接近中性棕色。例如参见美国专利5,645,767，第12栏，66行到第13栏，19行，它的公开内容被引入这里供参考，该专利描述了确定中性灰色和棕色的参数。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够进一步包括至少一种附加的至少部分涂层，后者能够促进连接到光学元件的基材上的各种涂层之中的任何一种的粘结、粘合或润湿。例如，根据一个非限制性实施方案，光学元件能够包括在具有第一状态和第二状态的至少部分涂层与基材的一部分之间的至少部分底涂层。此外，在这里公开的一些非限制性实施方案中，底涂层能够用作阻隔涂层以防止涂层成分与元件或基材表面之间相互作用，反之亦然。
能够与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的底涂层的非限制性例子包括含有偶联剂，偶联剂的至少部分水解产物，和它们的混合物的涂料。在这里使用的“偶联剂”是指一种物质，它具有至少一个能够与在至少一个表面上的基团反应、结合和/或缔合的基团。在一个非限制性的实施方案中，偶联剂能够在至少两个表面(相同或不同表面)的界面上用作分子桥基。在另一个非限制性实施方案中，偶联剂能够是单体，低聚物，预聚物和/或聚合物。此类物质包括，但不限于，金属有机化合物如硅烷，钛酸酯，锆酸酯，铝酸盐，铝酸锆，它们的水解产物和它们的混合物。在这里使用的短语“偶联剂的至少部分水解产物”指在偶联剂上的至少一些到全部的可水解基团发生水解。除了偶联剂和/或偶联剂的水解产物之外，底涂层能够包括其它粘合性增强成分。例如，虽然在这里没有限制意味，底涂层能够进一步包括粘合性增强量的含环氧基的物质。当被加到含偶联剂的涂料组合物中时与基本上不含含环氧基的物质的含偶联剂的涂料组合物相比，粘合性增强量的含环氧基的物质能够改进随后施涂的涂层的粘合性。适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的底涂层的其它非限制性例子包括描述在美国专利6,602,603和美国专利6,150,430中的那些，它们因此具体被引入供参考。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够进一步包括连接到基材的至少一部分上的至少一种附加至少部分涂层，后者选自普通的光致变色涂层，抗反射涂层，线性偏振涂层，圆形偏振涂层，椭圆形偏振涂层，过渡涂层，底涂层(如以上讨论的那些)，和保护涂层。例如，虽然在这里没有限制意味，至少一种附加至少部分涂层能够覆盖在具有第一状态和第二状态的至少部分涂层的至少一部分上，即作为罩涂层；或在至少部分涂层的至少一部分之下，即，作为底涂层。另外或此外，具有第一状态和第二状态的至少部分涂层能够连接到基材的第一表面的至少一部分上和至少一种附加至少部分涂层能够连接到基材的第二表面的至少一部分上，其中第一表面与第二表面相对。
普通的光致变色涂料的非限制性例子包括下面详细讨论的普通光致变色化合物中的任何一种的涂料。例如，虽然在这里没有限制意味，光致变色涂料能够是光致变色聚氨酯涂料，如描述在US专利6,187,444中的那些；光致变色氨基塑料树脂涂料，如描述在US专利4,756,973，6,432,544和6,506,488中的那些；光致变色聚硅烷涂料，如描述在US专利4,556,605中的那些；光致变色聚(甲基)丙烯酸酯涂料，如描述在US专利6,602,603，6,150,430和6,025,026，和WIPO出版物WO 01/02449中的那些；聚酐光致变色涂料，如描述在美国专利6,436,525中的那些；光致变色聚丙烯酰胺涂料如描述在US专利6,060,001中的那些；光致变色环氧树脂涂料，如描述在US专利4,756,973和6,268,055中的那些；和光致变色聚(脲-脲烷)涂料，如描述在US专利6,531,076中的那些。上述US专利和国际出版物的说明书被具体引入这里供参考。
线性地偏振涂层的非限制性例子包括，但不限于，包括普通二色性化合物(如，但不限于，以上讨论的那些化合物)的涂料。
在这里使用的术语“过渡涂层”意指协助在两种涂层之间产生性能梯度的涂层。例如，虽然在这里没有限制意味，过渡涂层能够协助在较硬涂层和较软涂层之间产生硬度梯度。过渡涂层的非限制性例子包括辐射固化的丙烯酸酯型薄膜。
保护涂层的非限制性例子包括：包含有机基硅烷类的耐磨性涂层，包含辐射固化的丙烯酸酯型薄膜的耐磨性涂层，以无机材料如二氧化硅、二氧化钛和/或二氧化锆为基础的耐磨性涂层，属于紫外光可固化类型的有机耐磨性涂层，氧气阻隔涂层，UV遮挡涂层，和它们的结合物。例如，根据一个非限制性实施方案，保护涂层能够包括辐射固化的丙烯酸酯型薄膜的第一道涂层和包含有机基硅烷的第二道涂层。可商购的保护涂料产品的非限制性例子包括分别可从SDC Coatings，Inc.和PPGIndustries，Inc.商购的124和
涂料。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，和连接到基材的至少一部分上并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的吸收比能够是4-20，能够进一步是3-30，和更进一步是2.5-50或更大。
如前面所讨论，术语“连接到”指直接与目标接触或经由一种或多种其它结构或材料(其中的至少一种与目标直接接触)与目标间接接触。因此，根据上述非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物(能够连接到基材的至少一部分上)能够与基材的至少一部分直接接触或它能够与已经与基材直接或间接接触的一种或多种其它结构或材料接触。例如，虽然在这里没有限制意味，在一个非限制性的实施方案中，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够作为与基材的至少一部分直接接触的至少部分涂层或聚合物片材的一部分而存在。在另一个非限制性实施方案中，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够作为与一种或多种其它至少部分涂层或片材(其中的至少一种与基材的至少一部分直接接触)直接接触的涂层或片材的一部分而存在。
根据仍然其它非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够包含在与基材的至少一部分直接(或间接)接触的至少部分地有序化液晶材料内。此外，根据这一非限制性实施方案，光学元件能够包括两种基材和含有至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少部分地有序化液晶材料能够位于两种基材之间，例如，形成有源或无源的液晶池。
适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的光致变色-二色性化合物的非限制性例子包括：
(1)3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基-茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃；
(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羟乙基)哌啶-4-基)丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基-苯基氨基甲酰基)-哌啶-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基-哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(4)3-苯基-3-(4-([1，4′]双哌啶基-1′-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-([1，4′]双哌啶基-1′-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(5)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(6)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4′-辛基氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(7)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(8)3-苯基-3-(4-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(9)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4′-辛基氧基-联苯基-4-羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(10)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基氧基苯基羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(11)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(2-氟苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(12)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13-羟基-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(13)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(14)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(15)3-苯基-3-(4-(4-甲氧基苯基)-哌嗪-1-基))苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(3-苯基丙-2-炔酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(16)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(17)3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基]-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(18)3-苯基-3-(4-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(19)3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基}-13，13-二甲基-6-甲氧基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃-7-基)-哌啶-1-基)氧基羰基)苯基)苯基)羰基氧基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(20)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-甲氧基羰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(21)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-羟基羰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(22)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-(4-苯基-(苯1-氧基)羰基)-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(23)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-(N-(4-((4-二甲基氨基)苯基)二氮烯基)苯基)氨基甲酰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(24)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-苯并呋喃并[3′，2′：7，8]苯并[b]吡喃；
(25)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-苯并噻吩并[3′，2′：7，8]苯并[b]吡喃；
(26)7-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}-2-苯基-2-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-6-甲氧基羰基-2H-苯并[b]吡喃；
(27)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-甲氧基羰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(28)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-丁基-苯基))氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(29)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(30)1，3，3-三甲基-6′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(31)1，3，3-三甲基-6′-(4-[N-(4-丁基苯基)氨基甲酰基]-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(32)1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(33)1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-羟苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(34)1，3，3，5，6-五甲基-7′-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(35)1，3-二乙基-3-甲基-5-甲氧基-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(36)1，3-二乙基-3-甲基-5-[4-(4-十五氟庚基氧基-苯基氨基甲酰基)-苄氧基]-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(37)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(38)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-荧蒽并[1，2-b]吡喃；
(39)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-11-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)-2H-荧蒽并[1，2-b]吡喃；
(40)1-(4-羧基丁基)-6-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-3，3-二甲基-6′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(41)1-(4-羧基丁基)-6-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-3，3-二甲基-7′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[1，2-b][1，4]噁嗪]；
(42)1，3-二乙基-3-甲基-5-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(43)1-丁基-3-乙基-3-甲基-5-甲氧基-7′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[1，2-b][1，4]噁嗪]；
(44)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-甲氧基羰基-6-甲基-2H-9-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]萘并[1，2-b]吡喃；
(45)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-[1，2-二氢-9H-二氧戊环[4”，5″：6，7][茚并[2′，3′：3，4]]萘并[1，2-b]吡喃；
(46)3-苯基-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯基)羰基氧基)苯基)-[1，2-二氢-9H-二氧戊环[4”，5″：5，6][茚并[2′，3′：3，4]]萘并[1，2-b]吡喃；
(47)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-环己叉基-1-乙基-2，5-二氧代吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(48)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-1-(4-(4-己基苯基)羰基氧基)苯基)-2，5-二氧代吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(49)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(50)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-1-甲基吡咯-2-基)苯基酯；
(51)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-1-甲基吡咯-2-基)苯基酯；
(52)(4-丙基)苯基苯甲酸4-(4-甲基-5，7-二氧代-6-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)螺[8，7a-二氢噻吩并[4，5-f]异吲哚-8，2′-金刚烷(adamentane)]-2-基]苯基酯；
(53)N-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]苯基-6，7-二氢-4-甲基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(54)N-氰基甲基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(55)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(56)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(57)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]呋喃二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(58)N-氰基甲基-6，7-二氢-4-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(59)N-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基-6，7-二氢-2-(4-甲氧基苯基)苯基-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(60)N-氰基甲基-2-(4-(6-(4-丁基苯基)羰基氧基-(4，8-二氧杂双环[3.3.0]辛-2-基))氧基羰基)苯基-6，7-二氢-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(61)6，7-二氢-N-甲氧基羰基甲基-4-(4-(6-(4-丁基苯基)羰基氧基-(4，8-二氧杂双环[3.3.0]辛-2-基))氧基羰基)苯基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；和
(62)3-苯基-3-(4-吡咯烷基苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(4-(6-(4-(4-(4-壬基苯基羰基氧基)苯基)氧基羰基)苯氧基)己氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃。
一般地说，此类光致变色-二色性化合物包括：(a)选自吡喃，噁嗪和俘精酸酐中的至少一种光致变色基团(PC)；和(b)连接于该至少一种光致变色基团上的至少一种延长剂，其中延长剂(L)由下面通式I(它在下面详细地描述)表示：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d′-[Q2-[S3]e]e′-[Q3-[S4]f]f′-S5-P I
在这里使用的术语“连接”指直接键接或经由另一个基团间接地键接。因此，例如，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，L能够作为在PC上的取代基直接键接于PC上，或L能够是在直接键接于PC上的另一个基团(如由R1表示的基团，它在下面将讨论)上的取代基(即，L间接地键接到PC上)。虽然在这里没有限制意味，根据各种非限制性实施方案，L能够连接于PC上，从而在活化状态下延伸或延长了PC，使得延伸的PC(即，光致变色化合物)的吸收比与单独的PC相比得到了增强。虽然在这里没有限制意味，根据各种非限制性实施方案，L在PC上的连接位置能够进行选择，以使得在平行于PC的活化形式的理论过渡偶极矩的方向和垂直于该偶极矩的方向之中的至少一个方向上L延长了PC。在这里使用的术语“理论过渡偶极矩”指通过电磁辐射与分子的相互作用所产生的瞬时偶极极化。参见，例如，IUPAC Compendium ofChemical Technology，第二版，国际纯粹与应用化学联合会(1997)。对于以上通式I，各Q1，Q2和Q3能够独立地在各情况下选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳族基，未被取代的或取代的脂环族基团，未被取代的或取代的杂环基团，和它们的混合基团，其中取代基选自：由P表示的基团(下面阐明)，芳基，硫醇，酰胺，液晶基团(mesogen)，卤素，C1-C18烷氧基，多(C1-C18烷氧基)，氨基，氨基(C1-C18)亚烷基，C1-C18烷基氨基，二-(C1-C18)烷基氨基，C1-C18烷基，C2-C18烯烃，C2-C18炔烃，C1-C18烷基(C1-C18)烷氧基，C1-C18烷氧基羰基，C1-C18烷基羰基，C1-C18烷基碳酸酯，芳基碳酸酯，C1-C18酰基，C3-C10环烷基，C3-C10环烷氧基，异氰酸根，酰胺基，氰基，硝基，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化C1-C18烷基，和由下列通式中的一种表示的基团：-M(T)(t-1)和-M(OT)(t-1)，其中M选自铝，锑，钽，钛，锆和硅，T选自有机官能化基团，有机官能化烃基，脂族烃基和芳族烃基，和t是M的价态。在这里使用的前缀“多”指至少两个。
如以上所讨论，Q1，Q2和Q3能够独立地在各情况下选自二价基团，如未被取代的或取代的芳族基，未被取代的或取代的杂环基团，和未被取代的或取代的脂环族基。有用的芳族基的非限制性例子包括：苯并，萘并，菲并，联苯基，四氢萘并，三联苯基，和蒽并。
在这里使用的术语“杂环基团”指具有原子的环的化合物，其中构成环的至少一个原子不同于构成环的其它原子。此外，在这里使用的术语“杂环基团”具体地说排除稠合杂环基团。从中选择出Q1、Q2和Q3的合适杂环基团的非限制性例子包括：异山梨醇(isosorbitol)，二苯并呋喃并，二苯并噻吩并，苯并呋喃并，苯并噻吩并，噻吩并，呋喃并，二噁烯并，咔唑并，氨茴基，氮杂
基，苯并噁唑基，二氮杂
基，二唑基，咪唑烷基，咪唑基，咪唑啉基，吲唑基，假吲哚基，二氢吲哚基，中氮茚基，吲哚基，吲哚噁嗪基，异吲哚基，异氮杂茚基，异噁唑基，isooxazyl，异吡咯基，异喹啉基，异噻唑基，吗啉代，吗啉基，噁二唑基，噁噻唑基，噁噻唑基，oxathiolyl，噁三唑基，噁唑基，哌嗪基，piperazyl，哌啶基，嘌呤基，吡喃并吡咯基，吡嗪基，吡唑烷基，吡唑啉基，吡唑基，pyrazyl，哒嗪基，pyridazyl，吡啶基，嘧啶基，嘧啶基，pyridenyl，吡咯烷基，吡咯啉基，吡咯甲酰，喹嗪基，奎宁环基，喹啉基，噻唑基，三唑基，三唑基，N-芳基哌嗪基，氮丙啶并，芳基哌啶子基，硫代吗啉代，四氢喹啉并，四氢异喹啉并，吡咯基，未被取代的、单-或二-取代的C4-C18螺双环胺，以及未被取代的、单-或二-取代的C4-C18螺三环胺。
如以上所讨论，Q1，Q2和Q3能够选自单-或二-取代的C4-C18螺双环胺和C4-C18螺三环胺。合适取代基的非限制性例子包括芳基，C1-C6烷基，C1-C6烷氧基或苯基(C1-C6)烷基。单-或二-取代的螺双环胺的特定的非限制性例子包括：2-氮杂双环[2.2.1]庚-2-基；3-氮杂双环[3.2.1]辛-3-基；2-氮杂双环[2.2.2]辛-2-基；和6-氮杂双环[3.2.2]壬-6-基。单-或二-取代的三环胺的特定的非限制性例子包括：2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-苄基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-甲氧基-6-甲基-2-氮杂三环[3.3.1.1(3，7)]癸-2-基；4-氮杂三环[4.3.1.1(3，8)]十一烷-4-基；和7-甲基-4-氮杂三环[4.3.1.1(3，8)]十一烷-4-基。从中可以选择出Q1，Q2和Q3的脂环族基的例子包括，没有限制，环己基，环丙基，降冰片烯基，十氢萘基，金刚烷基，双环辛烷，全氢芴，和立方烷基。
继续参考通式I，各S1，S2，S3，S4和S5在各情况下独立地选自下列这些的间隔单元：
(1)-(CH2)g-，-(CF2)h-，-Si(CH2)g-，-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在各情况下独立地选自1到20；h选自1到16；
(2)-N(Z)-，-C(Z)＝C(Z)-，-C(Z)＝N-，-C(Z′)-C(Z′)-，其中Z在各情况下独立地选自氢，C1-C6烷基，环烷基和芳基，和Z′在各情况下独立地选自C1-C6烷基，环烷基和芳基；和
(3)-O-，-C(O)-，-C≡C-，-N＝N-，-S-，-S(O)-，-S(O)(O)-，直链或支化C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未被取代的，被氰基或卤素单取代，或被卤素多取代；
条件是当两个包括杂原子的间隔单元联接在一起时该间隔单元在联接时要求杂原子不直接联接于彼此之上以及当S1和S5分别地联接到PC和P上时，它们在联接时要求两个杂原子不直接联接于彼此之上。在这里使用的术语“杂原子”指除碳或氢之外的原子。
此外，在通式I中，根据各种非限制性实施方案，c，d，e和f可以各自独立地选自1-20中的整数，包括端值；和d′，e′和f′可以各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少1。根据其它非限制性实施方案，c，d，e和f可以各自独立地选自0-20中的整数，包括端值；和d′，e′和f′可以各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少2。根据另一个非限制性实施方案，c，d，e和f可以各自独立地选自0-20中的整数，包括端值；和d′，e′和f′可以各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少3。根据又一个非限制性实施方案，c，d，e和f可以各自独立地选自0-20中的整数，包括端值；和d′，e′和f′可以各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少1。
此外，在通式I，P能够选自：氮丙啶基，氢，羟基，芳基，烷基，烷氧基，氨基，烷基氨基，烷基烷氧基，烷氧基烷氧基，硝基，多烷基醚，(C1-C6)烷基(C1-C6)烷氧基(C1-C6)烷基，多亚乙基氧基，多亚丙基氧基，亚乙基，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，2-氯丙烯酸酯，2-苯基丙烯酸酯，丙烯酰基亚苯基，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-氯丙烯酰胺，2-苯基丙烯酰胺，环氧，异氰酸酯，硫醇，硫异氰酸酯，衣康酸酯，乙烯基醚，乙烯基酯，苯乙烯衍生物，硅氧烷，主链和侧链液晶聚合物，液晶基团，乙亚胺衍生物，马来酸衍生物，富马酸衍生物，未被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，和选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团和它们的混合基团中的取代和未被取代的手性和非手性一价或二价基因，其中取代基独立地选自烷基，烷氧基，氨基，环烷基，烷基烷氧基，氟烷基，氰基烷基，氰基烷氧基和它们的混合基团。
此外，虽然在这里没有限制意味，当P是可聚合的基团时，可聚合的基团能够是适于参与到聚合反应中的任何官能团。聚合反应的非限制性例子包括描述在Hawlev′s Condensed Chemical DictionaryThirteenth Edition，1997中的“polymerization”的定义中的那些，John Wiley&Sons，第901-902页，它的公开内容被引入这里供参考。例如，虽然在这里没有限制意味，聚合反应包括：“加成聚合”，其中自由基是引发剂，它通过在单体双键的一侧上加成到单体上和同时在另一侧上产生新的自由电子来与单体双键反应；“缩聚”，其中两个反应用分子相结合形成更大的分子，同时消去小分子如水分子；和“氧化偶联聚合”。此外，可聚合的基团的非限制性例子包括羟基，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，异氰酸酯，氮杂环丙烷，烯丙基碳酸酯，和环氧基，例如，环氧乙烷基甲基。
另外，P能够选自主链或侧链液晶聚合物和液晶基团。在这里使用的术语液晶“基团(mesogen)”指刚性棒状或圆盘状液晶分子。此外，在这里使用的术语“主链液晶聚合物”指在聚合物的骨架(即，该主链)结构中具有液晶基团的聚合物。在这里使用的术语“侧链液晶聚合物”指在侧链中具有连接于聚合物上的液晶基团的聚合物。虽然在这里没有限制意味，一般，基团是由限制液晶聚合物的运动的两个或多个芳族环构成的。合适的棒状液晶基团的例子包括，没有限制地：取代的或未被取代的芳族酯，取代的或未被取代的线性芳族化合物，以及取代的或未被取代的三联苯类。根据另一个特定的非限制性实施方案，P能够选自甾类基团，例如和没有限制地，胆甾醇类化合物。
热可逆的光致变色吡喃(可以从它们中选择出光致变色基团PC)的非限制性例子包括苯并吡喃，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，如公开在US专利5,645,767中的那些，和杂环稠合的萘并吡喃，如公开在US专利5,723,072，5,698,141，6,153,126和6,022,497中的那些，这些专利因此被引入这里供参考；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。萘并吡喃和互补的有机光致变色性物质的更特定例子已描述在美国专利5,658,501中，它因此被特意引入这里供参考。螺(二氢吲哚)吡喃也描述在教科书，Techniques in Chemistry，III卷，“Photochromism”，第3章，Glenn H.Brown，Editor，John Wiley andSons，Inc.，New York，1971，它被引入这里供参考。
光致变色噁嗪(可以从它们中选择出PC)的非限制性例子包括苯并噁嗪，吩噁嗪，和螺噁嗪，例如，螺(二氢吲哚)吩噁嗪，螺(二氢吲哚)吡啶并苯并噁嗪，螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并噁嗪，螺(苯并二氢吲哚)吩噁嗪，螺(二氢吲哚)苯并噁嗪，螺(二氢吲哚)荧蒽并噁嗪，和螺(二氢吲哚)喹啉并噁嗪。光致变色俘精酸酐(可以从它们中选择出PC)的非限制性例子包括：俘精酰亚胺，和3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酰亚胺，它们公开在US专利4,931,220(该专利具体地被引入这里供参考)中和任何上述光致变色材料/化合物的混合物。
此外，其中光致变色-二色性化合物包括至少两个PC，PC经由在各PC上的联接基团取代基联接到彼此之上。例如，PC能够是可聚合的光致变色基团或适于与宿主材料相容的光致变色基团(“相容化光致变色基团”)。可聚合的光致变色基团(可以从它们中选择出PC并且它们可以与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用)的非限制性例子已公开在US专利6,113,814中，该专利因此被特意引入这里供参考。相容化光致变色基团(可以从它们中选择出PC并且它们可以与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用)的非限制性例子已公开在US专利6,555,028中，该专利因此被特意引入这里供参考。
其它合适光致变色基团和互补的光致变色基团已描述在美国专利6,080,338的第2栏，21行到第14栏，43行；6,136,968的第2栏，43行到第20栏，67行；6,296,785的第2栏，47行到第31栏，5行；6,348,604的第3栏，26行到第17栏，15行；6,353,102的第1栏，62行到第11栏，64行；和6,630,597的第2栏，16行到第16栏，23行；上述专利的公开内容被引入这里供参考。
除了至少一种延长剂(L)之外，光致变色化合物能够进一步包括直接键接于PC上的由R1表示的至少一种基团。虽然不需要，如前面所讨论，至少一种延长剂(L)能够经由R1表示的至少一种基团间接地键接于PC上。也就是说，L能够是在键接于PC上的至少一种基团R1上的取代基。根据在这里公开的各种非限制性实施方案，R1能够在各情况下独立地选自：
(i)氢，C1-C12烷基，C2-C12烷叉基，C2-C12次烷基，乙烯基，C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，卤素，以及未被取代的或被C1-C12烷基和C1-C12烷氧基中的至少一种基团单取代的苄基；
(ii)在对位上被选自下列基团中的至少一种取代基单取代的苯基：C1-C7烷氧基，直链或支链C1-C20亚烷基，直链或支链C1-C4聚氧化亚烷基，环状C3-C20亚烷基，亚苯基，亚萘基，C1-C4烷基取代的亚苯基，单-或多-脲烷(C1-C20)亚烷基，单-或多-酯(C1-C20)亚烷基，单-或多-碳酸酯(C1-C20)亚烷基，多亚硅烷基，多亚硅氧烷基和它们的混合物，其中至少一种取代基连接到光致变色材料的芳基上；
(iii)-CH(CN)2和-CH(COOX1)2，其中X1选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂，H，未被取代的或被苯基单取代的C1-C12烷基，被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单取代的苯基(C1-C12)烷基，以及未被取代的，单-或二-取代的的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(iv)-CH(X2)(X3)，其中：
(A)X2选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基和未被取代的，单-或二-取代的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；和
(B)X3选自-COOX1，-COX1，-COX4，和-CH2OX5中的至少一种，其中：
(1)X4选自下列的至少一种：吗啉代，哌啶子基，未被取代的或被C1-C12烷基单-或二-取代的氨基，以及选自苯基氨基和二苯基氨基中的未被取代的或单或二-取代的基团，其中各取代基独立地选自C1-C12烷基或C1-C12烷氧基；和
(2)X5选自由以上通式I表示的延长剂L，氢，-C(O)X2，未被取代的或被(C1-C12)烷氧基或苯基单取代的C1-C12烷基，被(C1-C12)烷氧基单取代的苯基(C1-C12)烷基，以及未被取代的，单-或二-取代的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(v)未被取代的，单-，二-，或三-取代的芳基，如苯基，萘基，菲基，或芘基；9-久洛尼定基；或选自吡啶基、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、二氢吲哚基和芴基中的未被取代的或单-或二-取代的杂芳族基团；其中取代基在各情况下独立地选自：
(A)由以上通式I表示的延长剂L；
(B)-C(O)X6，其中X6选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂L，H，C1-C12烷氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的苯氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基，未被取代的或被C1-C12烷基单-或二-取代的氨基，以及未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的苯基氨基；
(C)芳基，卤芳基，C3-C7环烷基芳基，以及被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基；
(D)C1-C12烷基，C3-C7环烷基，C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基，芳基(C1-C12)烷基，芳氧基(C1-C12)烷基，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，卤代烷基，和单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基；
(E)C1-C12烷氧基，C3-C7环烷氧基；环烷氧基(C1-C12)烷氧基；芳基(C1-C12)烷氧基，芳氧基(C1-C12)烷氧基，单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基，和单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基；
(F)酰胺基，氨基，单-或二-烷基氨基，二芳基氨基，哌嗪基，N-(C1-C12)烷基哌嗪基，N-芳基哌嗪基，氮丙啶并，二氢吲哚并，哌啶子基，吗啉代，硫代吗啉代，四氢喹啉并，四氢异喹啉并，吡咯烷基，羟基，丙烯酰氧基，甲基丙烯酰氧基，和卤素；
(G)-OX7和-N(X7)2，其中X7选自：
(1)由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基，C1-C12酰基，苯基(C1-C12)烷基，单(C1-C12)烷基取代的苯基(C1-C12)烷基，单(C1-C12)烷氧基取代的苯基(C1-C12)烷基；C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基；C3-C7环烷基；单(C1-C12)烷基取代的C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，苯甲酰基，单-取代的苯甲酰基，萘甲酰基或单-取代的萘甲酰基，其中苯甲酰基和萘甲酰基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(2)-CH(X8)X9，其中X8选自由以上通式I表示的延长剂L，H或C1-C12烷基；和X9选自由以上通式I表示的延长剂L，-CN，-CF3，或-COOX10，其中X10选自由以上通式I表示的延长剂L，H或C1-C12烷基；
(3)-C(O)X6；和
(4)三(C1-C12)烷基甲硅烷基，三(C1-C12)烷氧基甲硅烷基，二(C1-C12)烷基(C1-C12烷氧基)甲硅烷基，或二(C1-C12)烷氧基(C1-C12烷基)甲硅烷基；
(H)-SX11，其中X11选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，未被取代的或被C1-C12烷基、C1-C12烷氧基或卤素单-或二-取代的芳基；
(I)由通式i表示的含氮的环：
其中：
(1)n是选自0，1，2和3中的整数，条件是如果n是0，则U′是U，和各U在各情况下独立地选自-CH2-，-CH(X12)-，-C(X12)2-，-CH(X13)-，-C(X13)2-，和-C(X12)(X13)-，其中X12选自由以上通式I表示的延长剂L和C1-C12烷基，和X13选自由以上通式I表示的延长剂L，苯基和萘基，和
(2)U′选自U，-O-，-S-，-S(O)-，-NH-，-N(X12)-或-N(X13)-，和m是选自1、2和3中的整数；和
(J)由通式ii或iii之一表示的基团：
其中X14，X15和X16在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，苯基和萘基，或X14和X15一起形成5到8个碳原子的环；p是选自0，1或2中的整数，和X17在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基和卤素；
(vi)选自吡唑基，咪唑基，吡唑啉基，咪唑啉基，吡咯烷基，吩噻嗪基，吩噁嗪，吩嗪基和吖啶基中的未被取代的或单-取代的基团，其中各取代基独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，苯基，羟基，氨基和卤素；
(vii)由通式iv或v之一表示的基团：
其中
(A)V′独立地在各通式中选自-O-，-CH-，C1-C6亚烷基，和C3-C7亚环烷基，
(B)V独立地在各通式中选自-O-或-N(X21)-，其中X21选自由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基，和C2-C12酰基，条件是如果V是-N(X21)-，V′是-CH2-，
(C)X18和X19各自独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，氢和C1-C12烷基，和
(D)k选自0，1和2，和各X20在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，羟基和卤素；
(viii)由通式vi表示的基团：
其中
(A)X22选自由以上通式I表示的延长剂L，氢和C1-C12烷基，和
(B)X23选自由以上通式I表示的延长剂L，或选自萘基，苯基，呋喃基和噻吩基中的未被取代的或单-或二-取代的基团，其中各取代基在各情况下独立地选自C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，和卤素；
(ix)-C(O)X24，其中X24选自由以上通式I表示的延长剂L，羟基，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单取代的苯基，未被取代的或被C1-C12烷基，苯基，苄基和萘基中的至少一个单-或二-取代的氨基；
(x)-OX7和-N(X7)2，其中X7如以上所述；
(xi)-SX11，其中X11如以上所述；
(xii)由以上所述的通式iv表示的含氮的环；
(xiii)由以上所述通式v或vi之一表示的基团；和
(xiv)紧相邻的R1基团一起形成由通式vii、viii和ix之一表示的基团：
其中
(A)W和W′在各情况下独立地选自-O-，-N(X7)-，-C(X14)-，-C(X17)-，(其中X7，X14，和X17如以上所述)，
(B)X14，X15和X17如以上所述，和
(C)q是选自0，1，2，3和4中的整数。
根据一个非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是由通式II表示的光致变色吡喃：
其中A是选自下列的芳族环或稠合芳族环：萘并，苯并，菲并，荧蒽并，蒽并，喹啉并，噻吩并，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，茚并稠合的萘并，杂环稠合的萘并，和杂环稠合的苯并；以及B和B′各自独立地选自：
(i)氢，C1-C12烷基，C2-C12烷叉基，C2-C12次烷基，乙烯基，C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，卤素，以及未被取代的或被C1-C12烷基和C1-C12烷氧基中的至少一种基团单取代的苄基；
(ii)在对位上被选自下列基团中的至少一种取代基单取代的苯基：C1-C7烷氧基，直链或支链C1-C20亚烷基，直链或支链C1-C4聚氧化亚烷基，环状C3-C20亚烷基，亚苯基，亚萘基，C1-C4烷基取代的亚苯基，单-或多-脲烷(C1-C20)亚烷基，单-或多-酯(C1-C20)亚烷基，单-或多-碳酸酯(C1-C20)亚烷基，聚亚硅烷基，聚亚硅氧烷基和它们的混合物，其中至少一种取代基连接到光致变色材料的芳基上；
(iii)-CH(CN)2和-CH(COOX1)2，其中X1如以上所述；
(iv)-CH(X2)(X3)，其中X2和X3如以上所述；
(v)未被取代的，单-，二-，或三-取代的芳基，如苯基，萘基，菲基，或芘基；9-久洛尼定基；或选自吡啶基、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、二氢吲哚基和芴基中的未被取代的或单-或二-取代的杂芳族基团；其中取代基在各情况下独立地选自：
(A)由以上通式I表示的延长剂L；
(B)-C(O)X6，其中X6如以上所述；
(C)芳基，卤芳基，C3-C7环烷基芳基，以及被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基；
(D)C1-C12烷基，C3-C7环烷基，C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基，芳基(C1-C12)烷基，芳氧基(C1-C12)烷基，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，卤代烷基，和单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基；
(E)C1-C12烷氧基，C3-C7环烷氧基，环烷氧基(C1-C12)烷氧基，芳基(C1-C12)烷氧基，芳氧基(C1-C12)烷氧基，单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基，和单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基；
(F)酰胺基，氨基，单-或二-烷基氨基，二芳基氨基，哌嗪基，N-(C1-C12)烷基哌嗪基，N-芳基哌嗪基，氮丙啶并，二氢吲哚并，哌啶子基，吗啉代，硫代吗啉代，四氢喹啉并，四氢异喹啉并，吡咯烷基，羟基，丙烯酰氧基，甲基丙烯酰氧基，和卤素；
(G)-OX7和-N(X7)2，其中X7如以上所述；
(H)-SX11，其中X11如以上所述；
(I)由以上列出的通式i表示的含氮的环；和
(J)由以上所述通式ii或iii之一表示的基团；
(vi)选自吡唑基，咪唑基，吡唑啉基，咪唑啉基，吡咯烷基，吩噻嗪基，吩噁嗪，吩嗪基和吖啶基中的未被取代的或单-取代的基团，其中各取代基独立地选自延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，苯基，羟基，氨基或卤素；
(vii)由以上所述通式iv或或v之一表示的基团；和
(viii)由以上所述的通式vi表示的基团。
另外地，B和B′一起能够形成：(a)未被取代的，单-或二-取代的芴-9-叉基，其中芴-9-叉基取代基的每一个选自C1-C4烷基，C1-C4烷氧基，氟和氯；(b)饱和C3-C12螺单环烃环，例如，环丙叉基，环丁叉基，环戊叉基，环己叉基，环庚叉基，环辛叉基，环壬叉基，环癸叉基，环十一烷叉基，环十二烷叉基；(c)饱和C7-C12螺二环烃环，例如，双环[2.2.1]庚叉基，即，降冰片叉基，1，7，7-三甲基双环[2.2.1]庚叉基，即，冰片叉基，双环[3.2.1]辛叉基，双环[3.3.1]壬-9-叉基，双环[4.3.2]十一烷；或(d)饱和C7-C12螺三环烃环，例如，三环辛烷[2.2.1.02，6]庚叉基，三环辛烷[3.3.1.13，7]癸叉基，即，金刚烷叉基，和三环辛烷[5.3.1.12，6]十二烷叉基。此外根据在下面更详细地讨论的各种非限制性实施方案，B和B′一起能够形成未被取代的或被至少一个由R2表示的基团取代的二氢吲哚并或苯并二氢吲哚并。
再次参见通式II，根据各种非限制性实施方案，“i”能够是选自0到在A上的全部可用的位置数之中的整数，和各R2能够在各情况下独立地选自：(i)由以上通式I表示的延长剂L；和(ii)由以上R′表示的基团；条件是，由通式II表示的光致变色-二色性化合物包括由以上通式I表示的至少一种延长剂(L)。
因此，例如，在通式II中，“i”能够是至少1和R2基团中的至少一个能够是延长剂L。另外或此外，光致变色-二色性化合物能够包括被延长剂L取代的至少一种R2基团，至少一种B基团，或至少一种B′基团。因此，例如和没有限制，L能够直接键接于吡喃基团上，例如，其中i是至少1和R2是L，或它能够间接地键接于吡喃基团上，例如作为在R2基团、B或B′基团上的取代基，使得L在活化状态下延伸吡喃基团，这样与未延伸的吡喃基团相比光致变色化合物的吸收比得到增强。例如，虽然在这里没有限制意味，B或B′基团能够是被延长剂L单取代的苯基。
例如，根据各种非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是由通式III表示的萘并[1，2-b]吡喃：
其中：(a)在6-位上的R2取代基，在8-位上的R2取代基，B和B′中的至少一种包括延长剂L；(b)在6-位上的R2取代基与在5-位上的R2取代基一起形成由通式x到通式xiv中之一表示的基团：
其中K选自-O-，-S-，-N(X7)-；和未被取代的C或被烷基、羟基、烷氧基、氧代或芳基取代的C；K′是-C-，-O-，或-N(X7)-；K″选自-O-或-N(X7)-；X25是由R2表示的基团(它在以上详细地描述)；X26能够选自氢，烷基，芳基，或一起形成苯并或萘并；和各X27选自烷基和芳基或一起是氧代；条件是，在8-位上的R2取代基，X25，K，K′，K″，B或B′中的至少一种包括延长剂L；或(c)在6-位上的R2取代基与在7-位上的R2取代基一起形成选自苯并和萘并中的芳族基，条件是，在8-位上的R2取代基，B和B′中的至少一种包括延长剂L。
此外，根据其它非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是由通式IV表示的茚并稠合的萘并[1，2-b]吡喃：
其中K如以上所述，并且在11-位上的R2取代基，在7-位上的R2取代基，K，B和B′中的至少一种包括延长剂L。此外，根据一个特定的非限制性实施方案，在11-位上的R2取代基和在7-位上的R2取代基中的至少一种是延长剂L。
根据其它非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是由通式V表示的萘并[2，1-b]吡喃：
其中在6-位上的R2取代基，在7-位上的R2取代基，B和B′中的至少一种包括延长剂L。更具体地说，根据一个非限制性实施方案，在6-位上的R2取代基和在7-位上的R2取代基中的至少一种是延长剂L。
此外，根据仍然其它非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是包括由通式VI表示的结构的苯并吡喃：
其中：(a)其中在5-位上的R2取代基，在7-位上的R2取代基，B或B′中的至少一种包括延长剂L；或(b)在5-位上的R2取代基和在7-位上的R2取代基之中的至少一个，与紧相邻的R2取代基一起，(即，在7-位上的R2取代基与在6-或8-位上的R2取代基一起，或在5-位上的R2取代基与在6-位上的R2取代基一起)形成由以上所述通式x到xiv表示的基团，前提条件是在5-位上的R2取代基和在7-位上的R2取代基之中的仅一个与在6-位上的R2取代基连在一起，前提条件是在5-位上的R2取代基，在7-位上的R2取代基，X25，K，K′，K″，B或B′中的至少一种包括延长剂L。
用于形成可以在这里公开的各种非限制性实施方案中使用的并一般由以上通式II表示的光致变色-二色性化合物的一般反应序列在下面描述在反应序列A中。
反应序列A
部分1:
在反应序列A，部分1中，4-氟二苯甲酮，它由通式α1表示，能够在氮气中在无水溶剂二甲亚砜(DMSO)与由通式α2表示的延长剂L进行反应，形成由通式α3表示的L取代的酮。本领域中的技术人员会认识到，4-氟二苯甲酮能够购买或通过现有技术中已知的弗里德尔-克拉夫特(Friedel-Crafts)方法制备。例如参见出版物Friedel-Crafts andRelated Reactions，George A.Olah，Interscience Publishers，1964，第3卷，XXXI章(Aromatic Ketone Synthesis)，和“RegioselectiveFriedel-Crafts Acylation of 1，2，3，4-Tetrahydroquinoline andRelated Nitrogen Heterocycles：Effect on NH Protective Groups andRing Size”，Ishihara，Yugi等人，J.Chem.Soc.，Perkin Trans.1，第3401到3406页，1992。
部分2：
根据在反应序列A的部分2中的描述，由通式α3表示的L取代的酮能够与乙炔钠在合适溶剂(比如但不限于无水四氢呋喃(THF))中进行反应，形成相应炔丙醇(由通式α4表示)。
部分3：
在反应序列A的部分3中，由通式α4表示的炔丙醇能够与羟基取代的A基团(由通式α5表示)偶联而形成根据在这里公开的一个非限制性实施方案的由通式α6表示的光致变色吡喃。任选地，A基团能够被一个或多个R2基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的A和R2基团的非限制性例子在以上已经详细地叙述。用于形成被至少一个延长剂L取代的羟基化A基团的一般反应序列的非限制性例子在反应序列B，C和D中显示。
虽然反应序列A描述了用于形成由通式II表示的并具有选自L取代苯基和苯基中的B和B′基团的光致变色化合物的一般反应序列，但是，本领域中的技术人员会认识到，一般由通式II表示的和具有除在以上通式α6中所示的那些以外的B和B′基团的并且任选地被一个或多个L基团或一个或多个包含L的R2基团取代的光致变色化合物能够从商购的酮类制备，或通过酰卤与取代的或未被取代的物质如萘或杂芳族化合物反应来制备。适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的B和B′取代基团的非限制性例子在以上已经详细地叙述。
反应序列B，C和D描述了用于形成被至少一个延长剂L取代的羟基化A基团的三个不同的一般反应序列，它可用于根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色吡喃的形成中。例如，虽然在这里没有限制意味，如以上在反应序列A中所讨论，所得L取代的羟基化A基团能够与炔丙醇偶联而形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色吡喃。此外，如以上所讨论，任选地，A基团也能够被一个或多个附加R2基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L相同或不同的延长剂L。
反应序列B
在反应序列B中，由通式β1表示的羟基化A基团与由通式β2表示的L取代的哌啶在烷基锂(比如但不限于甲基锂(MeLi))存在下，在无水四氢呋喃中进行反应，生产出由通式β3表示的连接于羟基化A基团上的L取代R2基团。此外，如上所指出，A基团也能够被一个或多个附加R2基团取代，它们中的每一个也可以包括与剩余L相同或不同的延长剂L。此外，K能够选自-O-，-S-，-N(X7)-或取代的或未被取代的碳。例如，K能够是被甲基二取代的碳或能够被乙基和羟基取代。
反应序列C
在反应序列C中，由通式x1表示的R2取代的羟基化A基团与由通式x2表示的L取代酚在酯化反应中在二环己基碳二亚胺存在下在溶剂二氯甲烷中进行反应，生产出由通式x3表示的连接于羟基化A基团上的L取代R2基团。此外，如在反应序列C中所指明，由通式x3表示的基团任选地被一个或多个附加R2基团取代，它们中的每一个也可以包括与剩余L相同或不同的延长剂L。
在下面的反应序列D中，由通式δ1表示的羟基取代的萘酚与氯反应而形成由通式δ2表示的化合物。由通式δ2表示的化合物与由通式δ3表示的L取代的哌啶反应，形成由通式δ4表示的物质。由通式δ4表示的物质在钯/碳催化剂上在氢气氛中被还原，形成了由通式δ5表示的连接于羟基化A基团上的L取代R2基团。
反应序列D
反应序列E和F说明了用于形成被延长剂L取代的萘并吡喃，形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色萘并吡喃的两种不同方法。
反应序列E
在反应序列E中，由通式ε1表示的羟基取代的A基团(它任选被至少一个R2基团取代)与由通式ε2表示的羟基取代的哌啶在烷基锂(比如但不限于甲基锂(MeLi))存在下，在无水四氢呋喃中进行反应，生产出由通式ε3表示的连接于羟基化A基团上的4-羟基哌啶基。由通式ε3表示的化合物然后与由通式ε4表示的炔丙醇偶联，形成由通式ε5表示的连接于茚并稠合的萘并吡喃上的4-羟基哌啶基。由通式ε5表示的萘并吡喃能够进一步按照由反应序列E途径(1)所示，在乙酰化反应中通过使用叔胺(比如但不限于三乙胺)在溶剂(比如但不限于二氯甲烷)与由通式ε6表示的L取代化合物进行反应，产生根据在这里公开的一个非限制性实施方案的并由通式ε7表示的连接于茚并稠合的萘并吡喃上的L取代的哌啶基。另外地，按照在途径(2)中所示，由通式ε5表示的萘并吡喃能够与由通式ε8表示的L取代化合物进行反应，产生根据在这里公开的一个非限制性实施方案的并由通式ε9表示的连接于茚并稠合的萘并吡喃上的L取代的哌啶基。
此外，如在反应序列E中所指明，由通式ε7和通式ε9表示的连接于茚并稠合的萘并吡喃上的L取代的哌啶基能够任选地被一个或多个附加R2基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L相同或不同的延长剂L。
在反应序列F(下面)中，由通式φ1表示的羟基化A基团与由通式φ2表示的炔丙醇偶联，产生由通式φ3表示的萘并吡喃。由通式φ3表示的萘并吡喃然后与通式φ4的L取代的苯胺反应，产生根据在这里公开的各种非限制性实施方案的由通式φ5表示的连接于萘并吡喃上的L取代的苯胺。以上详细地描述了合适B和B′取代基团的非限制性例子。
反应序列F
虽然在这里没有限制意味，在由通式β1和ε1(它们分别在反应序列B和E中显示)表示的羟基取代的A基团中，K能够是被甲基二取代的碳，形成2，3-二甲氧基-7，7-二甲基-7H-苯并[c]芴-5-醇。本领域中的技术人员会知道制造此类羟基取代的A基团的许多方法。例如，和没有限制，形成2，3-二甲氧基-7，7-二甲基-7H-苯并[c]芴-5-醇的一种方法在美国专利No.6,296,785的实施例9的步骤2中进行描述，它因此被特意引入这里供参考。更具体地说，按照在US专利No.6,296,785的实施例9的步骤2中所述，形成2，3-二甲氧基-7，7-二甲基-7H-苯并[c]芴-5-醇的一种非限制性方法如下所述。
在第一步骤中，将1，2-二甲氧基苯(92.5克)以及苯甲酰氯(84.3克)在500毫升(mL)的二氯甲烷中的溶液添加到在氮气氛中的装有固体加料漏斗的反应烧瓶中。将固体无水氯化铝(89.7克)添加到反应混合物中，偶尔在冰/水浴中冷却反应混合物。反应混合物在室温下搅拌3小时。将所得混合物倾倒在冰和1N盐酸按1∶1比例的300mL混合物中并剧烈搅拌15分钟。混合物用100mL二氯甲烷萃取两次。将有机层合并，用50mL的10wt％氢氧化钠洗涤，随后用50mL的水洗涤。通过旋转蒸发除去二氯甲烷溶剂，得到黄色固体。从95％乙醇中重结晶得到147克的米色针形物，具有103-105℃的熔点。产物被认为具有与3，4-二甲氧基二苯甲酮一致的结构。
在第二步骤中，将叔丁醇钾(62克)和来自前面步骤1的90克产物添加到处于氮气氛中的含有300mL的甲苯的反应烧瓶中。混合物被加热至回流和经1小时滴加琥珀酸二甲酯(144.8克)。混合物回流5小时和冷却到室温。将300mL的水添加到反应混合物中和剧烈搅拌20分钟。将水相和有机相分离，有机相用100ml份的水萃取三次。合并的水层用50mL份氯仿洗涤三次。水层用6N盐酸酸化至pH 2，形成沉淀物和由过滤分出它。水层用三份100mL氯仿萃取。将有机萃取物合并，由旋转蒸发浓缩。所得油被认为具有与(E和Z)4-(3，4-二甲氧基苯基)-4-苯基-3-甲氧基羰基-3-丁烯酸的混合物一致的结构。
在第三步骤中，将来自前面步骤2的产物(8.6克)，5mL的乙酸酐，和50mL的甲苯添加到处于氮气氛中的反应烧瓶中。反应混合物被加热至110℃保持6小时和然后冷却到室温，由旋转蒸发除去溶剂(甲苯和乙酸酐)。将残留物溶于300mL的二氯甲烷和200mL的水中。将固体碳酸钠添加到双相混合物中直到鼓泡停止为止。分离两层，水层用两份50mL二氯甲烷萃取。将有机层合并，由旋转蒸发除去溶剂(二氯甲烷)得到稠厚的红色油状物。将该油溶于温甲醇中，然后在0℃下冷却2小时。所得晶体通过真空过滤收集，并用冷甲醇洗涤，生产出5克的具有176-177℃熔点的产物。回收的固体产物是被认为具有与1-(3，4-二甲氧基苯基)-2-甲氧基羰基-4-乙酰氧基萘和1-苯基-2-甲氧基羰基-4-乙酰氧基-6，7-二甲氧基萘的混合物一致的结构。
在第四步骤中，将五(5)克的来自前面步骤3的产物混合物，5mL的12M盐酸，和30mL的甲醇在反应烧瓶中合并，并加热回流1小时。将反应混合物冷却，所得沉淀物由真空过滤收集并用冷甲醇洗涤。产物通过使用己烷和乙酸乙酯的2∶1混合物作为洗脱剂，经由硅胶的栓塞过滤来提纯。滤液由旋转蒸发的浓缩得到3克的米色固体，被认为具有与1-苯基-2-甲氧基羰基-6，7-二甲氧基萘-4-醇一致的结构。
在第五步骤中，在反应烧瓶中在氮气氛中加入2.8克的前述步骤4的产物。将无水四氢呋喃(40mL)添加到烧瓶中。反应混合物在干冰/丙酮浴中冷却，然后经15分钟滴加41mL的甲基氯化镁溶液(在四氢呋喃中1M浓度)。所得黄色反应混合物在0℃下搅拌2小时，慢慢升至室温。将反应混合物到50mL的冰/水混合物中。添加醚(20mL)，分离两层。水层用两个20mL份的醚萃取，将有机部分合并，然后用30mL的水洗涤。有机层在无水硫酸镁上干燥，然后由旋转蒸发浓缩。将所得油转移到含有50mL甲苯的反应容器(装有迪安-斯达克榻分水器)中，在其中添加两滴十二烷基苯磺酸。将反应混合物加热至回流为2小时，然后冷却。经旋转蒸发除去甲苯，得到2克的所需化合物。
根据另一个非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够是由通式VII表示的光致变色螺吡喃或螺噁嗪：
其中：
(a)A选自萘并，苯并，菲并，荧蒽并，蒽并，喹啉并，噻吩并，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，茚并-稠合萘并，杂环-稠合萘并，和杂环-稠合苯并；
(b)Y是C或N；
(c)SP是选自二氢吲哚并和苯并二氢吲哚并中的螺基团；和
(d)i能够是选自0到在A上的全部可用的位置数之中的整数，r是选自0到在SP上的全部可用的位置数之中的整数，条件是i和r的总和是至少1，和各R3能够在各情况下独立地选自：
(i)由以上通式I表示的延长剂L；和
(ii)由以上R1表示的基团；
条件是，由通式VII表示的光致变色-二色性化合物包括由以上通式I表示的至少一种延长剂(L)。
如以上对于在这里公开的一般由通式II表示的光致变色化合物所讨论，一般由通式VII表示的光致变色化合物能够在任何可利用的位直上，通过借助于被L或由L取代的R3基团的取代作用，和/或在任何所需方向上借助于可用位置被L或由L取代的R3基团的取代作用的多种结合，来延伸。因此，例如，虽然在这里没有限制意味，一般由通式VII表示的光致变色化合物能够通过用L或由L取代的R3基团取代SP基团，和/或通过用L或由L取代的R3基团取代A基团来延伸，从而提供光致变色化合物的所需平均吸收比。例如，虽然在这里没有限制意味，根据某些非限制性实施方案光致变色-二色性化合物能够由通式VIII表示：
其中各R″在各情况下独立地选自氢，取代的或未被取代的烷基，环烷基，芳基烷基，或一起形成取代的或未被取代的环烷基；R″′选自未取代的或被下列基团中的至少一种取代的烷基，芳基或芳基烷基：(i)-CH(CN)2或-CH(C0OX1)2；(ii)-CH(X2)(X3)；和(iii)-C(O)X24(其中X1，X2，X3，和X24如以上所述)；和(iv)卤素，羟基，酯，或胺；和其中i和r中的至少一种是至少1，和至少一种R3包括L。此外，根据一个非限制性实施方案，至少一种R3是L。如以上对于通式VII所讨论，在通式VIII中的Y能够选自C或N。例如，根据各种非限制性实施方案，Y能够是C，和光致变色化合物能够是螺(二氢吲哚并)吡喃。根据其它非限制性实施方案，Y能够是N，和光致变色化合物能够是螺(二氢吲哚并)噁嗪。
根据另一个非限制性实施方案，该光致变色-二色性化合物能够由通式IX表示：
其中在6-位上的R3或在7-位上的R3之中的至少一种包括延长剂L。此外，根据一个特定的非限制性实施方案，在通式IX的6-位上的R3基团或在7-位上的R3基团之中的至少一种是延长剂L。
根据仍然另一个非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够由通式X表示：
其中至少在7-位上的R3包括延长剂L。此外，根据一个特定的非限制性实施方案，在7-位上的R3基团是延长剂L。
根据又一个非限制性实施方案，该光致变色-二色性化合物能够由通式XI表示：
其中至少在6-位上的R3基团包括延长剂L。此外，根据各种非限制性实施方案，在6-位上的R3基团是延长剂L。
用于合成可以在这里公开的各种非限制性实施方案中使用的和一般由以上通式VII表示的光致变色-二色性化合物的一般反应序列在下面已描述在反应序列G中。
反应序列G
部分1
反应序列G，部分1描述了一般的亚硝化过程，其中由通式γ1表示的羟基化A基团与亚硝酸钠在酸(比如但不限于乙酸)存在下进行反应，生产出由通式γ2表示的亚硝基取代的A基团。A基团的合适非限制性例子包括萘并，苯并，菲并，荧蒽并，蒽并，喹啉并，茚并-稠合萘并，杂环-稠合萘并，和杂环-稠合苯并。任选地，A基团能够被一个或多个R3基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。
部分2：
在反应序列G的部分2中，由通式γ2表示的亚硝基取代的A基团与由通式γ3表示的费希尔(Fischer)碱偶联。偶联是在溶剂(比如但不限于绝对乙醇)中进行，在回流条件下加热以生产出根据在这里公开的各种非限制性实施方案的由通式γ4表示的光致变色噁嗪。
在反应序列G的部分1中示出的一般亚硝化过程更具体地在下列两个序列(反应序列H和I)中阐明，它们一般描述了生产亚硝基取代A基团的两种亚硝基酚合成方法，它能够任选被至少一个R3取代，它可用于偶联反应中生产本发明的噁嗪产物。正如在序列H和I的途径(2)中所说明，在与NaNO2前，中间化合物能够进一步与一种或多种其它反应物进行反应，在A基团上形成合适延长剂L。
反应序列H
更具体地说，在反应序列H中，由通式η1表示的羟基化A基团的羧酸转化成由通式η2表示的羟基化A基团的酯。由通式η2表示的羟基化A基团的酯然后可以与亚硝酸钠在酸(比如但不限于乙酸)存在下进行反应，生产通式η3的亚硝基取代的A基团。另外地，如途径(2)中所示，由通式η2表示的羟基化A基团的酯能够与4-哌啶子基苯胺(由通式η4表示)在碱性条件下进行反应，生产出由通式η5表示的L取代化合物。由通式η5表示的L取代化合物然后进行亚硝化反应，生产出由通式η6表示的L和亚硝基取代的A基团。任选地，L和亚硝基取代的A基团能够任选被一个或多个R3基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。
如以上对于反应序列H所讨论，在下面的反应序列I中，由通式ι1表示的羟基化A基团的羧酸转化成由通式ι2表示的羟基化A基团的酯。由通式ι2表示的羟基化A基团的酯可以然后与亚硝酸钠在酸(比如但不限于乙酸)存在下进行反应，生产通式ι3的亚硝基取代的A基团。另外地，如途径(2)中所示，由通式ι2表示的羟基化A基团的酯能够与4-苯基苯胺(由通式ι4表示)在碱性条件下进行反应，生产出由通式ι5表示的L取代4-苯基苯胺。由通式ι5表示的L取代4-苯基苯胺然后进行亚硝化反应，生产出由通式ι6表示的L和亚硝基取代的A基团。如以上所讨论，(L取代的(亚硝基取代的A基团))，任选地被一个或多个R3基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。
反应序列I
用于合成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色化合物的更特定的反应序列在下面描述在反应序列J和K中。
在下面的反应序列J中，由通式
表示的亚硝基苯酚在甲醇中与延长剂L，它是哌嗪子基酚(由通式
表示)，进行反应，形成由通式
表示的L取代的亚硝基萘酚。如在反应序列J中所述，L取代的亚硝基萘酚能够进一步被一个或多个R基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。由通式表示的L取代的亚硝基萘酚然后通过加热与由通式
表示的费希尔碱偶联，生产由通式
表示的L取代的吩噁嗪。
反应序列J
继续参见反应序列J，由通式
表示的L取代的吩噁嗪然后通过L取代的吩噁嗪与由通式
表示的另一种L取代化合物进行反应来延伸，生产出根据在这里公开的各种非限制性实施方案的由通式
表示的吩噁嗪。此外，如在前面所讨论和在反应序列J中所述，由通式
表示的吩噁嗪任选地可以被一个或多个R3基团取代，它们中的每一个也可以包括与剩余L相同或不同的延长剂L。
按照以上在反应序列J中所述，一般在将亚硝基苯酚与费希尔碱偶联之后，所得吩噁嗪能够进一步与一种或多种其它反应物进行反应，以便用延长剂L延伸吩噁嗪。然而，本领域中的技术人员会认识到，另外或此外，在将亚硝基苯酚与费希尔碱偶联之前，亚硝基苯酚能够进行反应来用一种或多种延长剂L取代亚硝基苯酚(例如按照以上在反应序列H和I中所述)。此外，此类L取代的亚硝基苯酚能够与费希尔碱偶联，形成一般在下面的反应序列K中描述的L取代的吩噁嗪。
反应序列K
更具体地说，在反应序列K中，由通式κ1表示的L取代的哌啶基萘酚与三烷氧基甲烷反应，并加热形成由通式κ2表示的L和甲酰基取代的萘酚。由通式κ2表示的化合物然后与费希尔碱(由通式κ3表示)进行反应，生产出根据在这里公开的各种非限制性实施方案的由通式κ4表示的L取代的螺萘并吡喃。
如前面所讨论，一般在亚硝基苯酚与费希尔碱偶联之后(例如按照在反应序列J中所示)，所形成的吩噁嗪能够进一步与一种或多种其它反应物进行反应，从而用延长剂L延伸吩噁嗪。这类延伸的几个非限制性例子提供在下面的概括的反应序列M中。
更具体地说，在下面的反应序列M中，有将延长剂L加成到吩噁嗪上生产出根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色噁嗪的三种途径。在第一途径(1)中，由通式μ1表示的吩噁嗪与羟基苯基哌嗪进行反应，生产由通式μ2表示的物质。由通式μ2表示的物质用己基苯甲酰氯进行苯甲酰化，生产出由通式μ3表示的物质。在第二途径(2)中，由通式μ1表示的物质进行水解和转化成通式μ4的物质。在二氯甲烷中在二环己基碳二亚胺存在下与酚类物质之间的酯化反应之后，由通式μ4表示的物质转化成具有四氢吡喃保护基团的由通式μ5表示的物质。由通式μ5表示的物质利用盐酸在醇溶剂(比如但不限于乙醇)中的稀释溶液进行去保护，形成由通式μ6表示的物质。由通式μ6表示的物质与氯甲酸胆固醇酯反应，形成由通式μ7表示的物质。在第三途径(3)中，由通式μ6表示的物质用4-苯基苯甲酰氯进行苯甲酰化，形成由通式μ8表示的物质。
反应序列M
根据另一个非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够由通式XII表示：
其中
(a)A选自萘并，苯并，菲并，荧蒽并，蒽并，喹啉并，噻吩并，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，茚并-稠合萘并，杂环-稠合萘并，和杂环-稠合苯并；
(b)J是螺-脂环；
(c)各D独立地选自O，N(Z)，C(X4)，C(CN)2，其中Z在各情况下独立地选自氢，C1-C6烷基，环烷基和芳基；
(d)G是选自烷基，环烷基和芳基中的基团，它能够是未被取代的或被至少一个取代基R4取代；
(e)E是-O-或是-N(R5)-，其中R5选自：
(i)氢，C1-C12烷基，C2-C12链烯烃，C2-C12炔烃，乙烯基，C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，卤素，以及未被取代的或被C1-C12烷基和C1-C12烷氧基中的至少一种基团单取代的苄基；
(ii)在对位上被选自下列基团中的至少一种取代基单取代的苯基：C1-C7烷氧基，直链或支链C1-C20亚烷基，直链或支链C1-C4聚氧化亚烷基，环状C3-C20亚烷基，亚苯基，亚萘基，C1-C4烷基取代的亚苯基，单-或多-脲烷(C1-C20)亚烷基，单-或多-酯(C1-C20)亚烷基，单-或多-碳酸酯(C1-C20)亚烷基，多亚硅烷基，多亚硅氧烷基和它们的混合物，其中至少一种取代基连接到光致变色材料的芳基上；
(iii)-CH(CN)2和-CH(COOX1)2，其中X1如以上所述；
(iv)-CH(X2)(X3)，其中X2和X3如以上所述；
(v)未被取代的，单-，二-，或三-取代的芳基，如苯基，萘基，菲基，或芘基；9-久洛尼定基；或选自吡啶基、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、二氢吲哚基和芴基中的未被取代的或单-或二-取代的杂芳族基团；其中取代基在各情况下独立地选自：
(A)由以上通式I表示的延长剂L；
(B)-C(O)X6，其中X6如以上所述；
(C)芳基，卤芳基，C3-C7环烷基芳基，以及被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基；
(D)C1-C12烷基，C3-C7环烷基，C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基，芳基(C1-C12)烷基，芳氧基(C1-C12)烷基，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，卤代烷基，和单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基；
(E)C1-C12烷氧基，C3-C7环烷氧基，环烷氧基(C1-C12)烷氧基，芳基(C1-C12)烷氧基，芳氧基(C1-C12)烷氧基，单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基，和单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基；
(F)酰胺基，氨基，单-或二-烷基氨基，二芳基氨基，哌嗪基，N-(C1-C12)烷基哌嗪基，N-芳基哌嗪基，氮丙啶并，二氢吲哚并，哌啶子基，吗啉代，硫代吗啉代，四氢喹啉并，四氢异喹啉并，吡咯烷基，羟基，丙烯酰氧基，甲基丙烯酰氧基，和卤素；
(G)-OX7和-N(X7)2，其中X7如以上所述；
(H)-SX11，其中X11如以上所述；
(I)由以上列出的通式i表示的含氮的环；和
(J)由以上所述通式ii或iii之一表示的基团；
(vi)选自吡唑基，咪唑基，吡唑啉基，咪唑啉基，吡咯烷基，吩噻嗪基，吩噁嗪，吩嗪基或吖啶基中的未被取代的或单-取代的基团，其中各取代基独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，苯基，羟基，氨基或卤素；
(vii)由以上所述通式iv或v之一表示的基团；
(viii)由以上所述的通式vi表示的基团；和
(ix)由以上通式I表示的延长剂L；和
(f)i是选自0到在A上全部可用位置数之间的整数，和各R4在各情况下独立地选自：
(i)由以上通式I表示的延长剂L；和
(ii)由R1表示的基团；
条件是，由通式XII表示的光致变色-二色性化合物包括由以上通式I表示的至少一种延长剂(L)。
正如对于以上所述的光致变色-二色性化合物所讨论，一般由通式XII表示的光致变色-二色性化合物能够在任何可利用的位置上，通过借助于被L或由L取代的R4基团的取代作用，和/或在任何所需方向上借助于可用位置被L或由L取代的R4基团的取代作用的多种结合，来延伸。因此，例如，虽然在这里没有限制意味，在这里公开的俘精酸酐能够通过将至少一种D、G和至少一种R4选择为L或由L取代的基团来延伸，从而增强了在至少活化状态下俘精酸酐的平均吸收比。此外，虽然在这里没有限制意味，正如在下面更详细地讨论，当E是N-R5时，R5能够是L或能够是由L取代的基团。例如，根据一个非限制性实施方案，光致变色-二色性化合物能够由通式XIII表示：
其中至少一种R5，G或R4是延长剂L。
用于合成可以在这里公开的各种非限制性实施方案中使用的和由以上通式XII表示的光致变色-二色性化合物的一般反应序列在下面已描述在反应序列N中。在下面的反应序列N中，由通式v1表示的脂环族酮与由通式v2表示的琥珀酸二甲酯在施托贝缩合反应(StobbeCondensation)中进行反应，产生由通式v3表示的半酯产物。由通式v3表示的半酯产物被酯化形成由通式v4表示的二酯产物。通式v4的二酯与由通式v5表示的羰基取代的A基团在施托贝缩合反应中进行反应，产生由通式v6表示的半酯物质。如通式v5所指示，羰基取代的A基团也能够被一个或多个R4基团取代，R4基团中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。由通式v7表示的半酯物质被水解，生产由通式v7表示的二酸物质。通式v7的二酸与乙酰氯在醚和/或四氢呋喃溶剂中进行反应，形成由通式v8表示的酸酐。
如在下面反应序列N的途径(1)中所示，通式v8的酸酐能够与氨基取代的延长剂L反应和随后与乙酰氯在回流条件下进行反应，生产根据在这里公开的一个非限制性实施方案的由通式v9表示的光致变色俘精酰亚胺化合物。另外地，如在途径(2)中所示，通式v8的酸酐能够与氨反应，随后与乙酰氯反应，产生根据在这里公开的各种非限制性实施方案的并由通式v10表示的光致变色俘精酸酐化合物。此外，通式v10的光致变色俘精酸酐化合物能够进一步与合适的反应物进行反应形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的通式v11的光致变色俘精酸酐化合物，其中氮被R5基团取代。此外，根据各种非限制性实施方案，R5基团能够是延长剂L，或包括包括被延长剂L取代的取代基团。
反应序列N
反应序列P，Q和T举例说明在俘精酸酐的各种位置上取代延长剂L的三个一般反应历程。
反应序列P
在反应序列P中，由通式π1表示的羟基化化合物进行傅列德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)反应，形成由通式π2表示的羰基取代的基团。由通式π2表示的物质按照以上对于通式v5表示的物质所述方法在反应序列N中进行反应，在反应序列P中形成由通式π3表示的羟苯基取代的噻吩并稠合俘精酸酐。由通式π3表示的俘精酸酐用4-苯基苯甲酰氯进行苯甲酰化而形成根据在这里公开的一个非限制性实施方案的并由通式π4表示的热可逆的光致变色化合物。另外参见以上通式XII，如在通式π4中所示，A基团是被延长剂L取代的噻吩并。如前面所讨论，根据各种非限制性实施方案(和按照下面在反应序列Q中所示)，在通式π4中的R5基团能够是延长剂L，或能够包括被延长剂L取代的另一个取代基团。此外，基团G也可以是延长剂L或能够是被延长剂L取代的另一个取代基团(例如，在下面的反应序列T中所示)。
反应序列Q
在反应序列Q中，由通式θ1表示的俘精酸酐能够根据反应序列N，通过本领域中技术人员公知的适当改变，来制备。在通式θ1中，连接于氮原子上的R5基团是对-氨基苯甲酸的甲基酯。对-氨基苯甲酸的甲酯然后与4-氨基重氮苯反应，形成根据在这里公开的一个非限制性实施方案的由通式θ2表示的热可逆的光致变色化合物。如以上所讨论，R5基团能够是延长剂L或能够是被L取代的另一个取代基团。此外，如在前面所讨论(和在以上反应序列P中所述)，由通式θ2表示的热可逆的光致变色化合物的A基团任选地可以被一个或多个R4基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。此外，根据在以下反应序列T中所示，在通式θ2中的G基团也能够是延长剂L，或能够是被延长剂L取代的另一个取代基团。
反应序列T
在反应序列T中，由通式τ1表示的俘精酸酐能够根据反应序列N，通过本领域中技术人员公知的适当改变来制备。由通式τ1表示的俘精酸酐可以然后对-氨基苯甲酰氯进行反应，形成根据在这里公开的一个非限制性实施方案的并由通式τ2表示的热可逆的光致变色化合物。如前面所讨论(和按照在以上反应序列Q中所述)，由通式τ2表示的热可逆的光致变色化合物的R5基团能够是延长剂L，或能够包括被延长剂L取代的另一个取代基团。此外，如在前面所讨论(和在以上反应序列P中所述)，由通式τ2表示的热可逆的光致变色化合物的A基团任选地可以被一个或多个R4基团取代，它们中的每一个可以包括与剩余L取代基相同或不同的延长剂L。
如前面所讨论，在这里公开的一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，和连接到基材的至少一部分上并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。另外，根据这一非限制性实施方案，光学元件能够进一步包括连接到基材的至少一部分上的具有至少第一总方向的至少一种取向机构，和至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少一部分通过与取向机构相互作用而至少部分地定向。
在这里使用的术语“取向机构”意指一种机构，所述机构能够促进直接和/或间接地接触到该取向机构的至少一部分的一种或多种其它结构的定位。在这里使用的术语“有序化”意指达到合适的排列或定位，如通过用另一种结构或材料定向，或借助于一些其它力或作用。因此，在这里使用的术语“有序化”包括将材料有序化如用另一种结构或材料定向的接触方法，和将材料有序化如受到外力或外部作用的非接触方法。术语“有序化”还包括接触和非接触方法的结合。
例如，在一个非限制性的实施方案中，通过与至少一种取向机构相互作用来至少部分地定向的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少一部分能够至少部分地定向，使得光致变色-二色性化合物在活化状态下的长轴基本上平行于至少一种取向机构的至少第一总方向。根据另一个非限制性实施方案，通过与至少一种取向机构的至少一部分相互作用来至少部分地定向的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少一部分将键接于至少一种取向机构的该部分上或与该部分反应。在这里使用的对于材料或结构的有序化或定向的叙述，术语“总方向(general direction)”指材料、化合物或结构的占优势的排列或取向。此外，本领域中技术人员还会认识到，即使在材料、化合物或结构的排列之内有一些变化但材料、化合物或结构仍然具有总方向，前提条件是该材料、化合物或结构具有至少一个占优势的排列。
如以上所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的取向机构能够具有至少第一总方向。例如，取向机构能够包括具有第一总方向的第一有序化区域和具有与第一总方向不同的第二总方向的与第一有序化区域相邻的至少一种第二有序化区域。此外，取向机构能够具有多个区域，其中每一个区域具有与剩余区域相同或不同的总方向，从而形成所需图案或设计。另外，至少一种取向机构能够包括一种或多种不同类型的取向机构。能够与在这里公开的这一个和其它非限制性实施方案相结合使用的取向机构的非限制性例子包括至少部分涂层，后者包括至少部分地有序化定向介质，至少部分地有序化聚合物片材，至少部分地处理表面，兰格缪尔-布罗杰特(Langmuir-Blodgett)膜，和它们的结合物。
例如，虽然在这里没有限制意味，根据一个非限制性实施方案，取向机构能够包括包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层。能够与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的合适定向介质的非限制性例子包括光取向材料，摩擦取向材料和液晶材料。将定向介质的至少一部分有序化的非限制性方法将在下面详细描述。
如以上所讨论，根据各种非限制性实施方案，定向介质能够是液晶材料。液晶材料，因为它们的结构，一般能够有序化或定向，以便采取总方向。更具体地说，因为液晶分子具有棒-状或圆盘-状结构、刚性长轴和强的偶极子，液晶分子能够通过与外力或另一个结构相互作用来有序化或定向，使得分子的长轴采取总体上平行于公共轴的取向。例如，虽然在这里没有限制意味，但是有可能利用磁场，电场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的可见辐射或剪切力将液晶材料的分子定向。还有可能用取向的表面来定向液晶分子。也就是说，液晶分子能够被施加于已通过例如摩擦、切槽或光致定向方法取向的表面上，和随后定向，这样每一个液晶分子的长轴发生了总体上平行于表面的总取向方向的取向。适合用作根据在这里公开的各种非限制性实施方案的定向介质的液晶材料的非限制性例子包括液晶聚合物，液晶预聚物，液晶单体，和液晶基团(mesogens)。在这里使用的术语“预聚物”指部分地聚合的材料。
适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的液晶单体包括单-和多官能的液晶单体。此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，该液晶单体能够可交联的液晶单体，和能够此外是光可交联的液晶单体。在这里使用的术语“光可交联的”指在暴露于光化辐射后发生交联的材料，如单体，预聚物或聚合物。例如，光可交联的液晶单体包括在使用或不同使用聚合引发剂的情况下在暴露于紫外线辐射和/或可见辐射时可交联的那些液晶单体。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案适合使用的可交联液晶单体的非限制性例子包括具有官能团的液晶单体，该官能团选自丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，烯丙基，烯丙基醚，炔，氨基，酸酐，环氧基，烃基，异氰酸酯，封闭型异氰酸酯，硅氧烷，硫氰酸酯，硫醇，脲，乙烯基，乙烯基醚和它们的结合物。适合用于根据在这里公开的各种非限制性实施方案的定向机构的至少部分涂层中的光可交联液晶单体的非限制性例子包括具有选自丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，炔，环氧基，硫醇，和它们的结合物中的官能团的液晶单体。
适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结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合物中，棒-状或圆盘状基团和/或液晶基团主要地位于聚合物骨架内。在侧链聚合物和预聚物中，棒-状或圆盘状液晶基团主要位于聚合物的侧链内。另外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，该液晶聚合物或预聚物能够是可交联的，且进而能够是光可交联的。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案适合使用的液晶聚合物和预聚物的非限制性例子包括，但不限于，具有官能团的主链和侧链聚合物和预聚物，该官能团选自丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，烯丙基，烯丙基醚，炔，氨基，酸酐，环氧基，烃基，异氰酸酯，封闭型异氰酸酯，硅氧烷，硫氰酸酯，硫醇，脲，乙烯基，乙烯基醚，和它们的结合物。适合用于根据在这里公开的各种非限制性实施方案的定向机构的至少部分涂层中的光可交联液晶聚合物和预聚物的非限制性例子包括具有选自丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，炔，环氧基，硫醇，和它们的结合物中的官能团的那些聚合物和预聚物。
适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的液晶基团包括热致液晶基团和溶致液晶基团。此外，适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的液晶基团的非限制性例子包括圆柱形(或棒状)液晶基团和圆盘形(或圆盘状)液晶基团。
适合与所公开的各种非限制性实施方案相结合用作定向介质的光取向材料的非限制性例子包括光取向的聚合物网络。合适的光可取向的聚合物网络的特定、非限制性例子包括偶氮苯衍生物，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，取向机构能够包括至少一种至少部分涂层，后者包括选自偶氮苯衍生物，肉桂酸衍生物，香豆素衍生物，阿魏酸衍生物，和聚酰亚胺中的至少部分地有序化光可取向的聚合物网络。能够与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合用作定向介质的肉桂酸衍生物的特定非限制性例子包括多乙烯基肉桂酸酯和对甲氧基肉桂酸的多乙烯基酯。
在这里使用的术语“摩擦取向材料”意指一种材料，它能够通过用另一种合适地纺织材料摩擦该材料表面的至少一部分来进行至少部分地有序化。例如，虽然在这里没有限制意味，在一个非限制性的实施方案中，摩擦取向材料能够用合适地纺织布料或绒刷进行摩擦。适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合用作定向介质的摩擦取向材料的非限制性例子包括(聚)酰亚胺，(聚)硅氧烷，(聚)丙烯酸酯，和(聚)香豆素。因此，例如，虽然在这里没有限制意味，包括定向介质的至少部分涂层能够是包括已经用绒或布料摩擦过的聚酰亚胺的至少部分涂层，从而将聚酰亚胺的表面的至少一部分至少部分地有序化。
如以上所讨论，根据在这里公开的某些非限制性实施方案的至少一种取向机构能够包括至少部分地有序化聚合物片材。例如，虽然在这里没有限制意味，聚乙烯醇的片材能够通过将聚合物片材拉伸来进行至少部分地有序化，之后该片材能够粘结到光学基材表面的至少一部分上以形成取向机构。另外地，有序化聚合物片材能够通过在制造过程中将聚合物链至少部分地有序化的方法(例如和没有限制，通过挤出)来制造。此外，至少部分地有序化聚合物片材能够通过浇铸或其它方式形成液晶材料的片材和之后将片材至少部分地有序化(例如将片材曝露于磁场、电场或剪切力中的至少一种)来形成的。更进一步，至少部分地有序化聚合物片材能够使用光取向方法来制造。例如和没有限制意味，光取向材料的片材能够例如由浇铸来形成，和其后通过暴露于线性偏振的紫外线辐射来至少部分地有序化。下面描述形成至少部分地有序化聚合物片材的再一些其它非限制性方法。
更进一步，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的取向机构能够包括至少部分地处理的表面。在这里使用的术语“处理的表面”指表面的至少一部分，它已经以物理方式发生改变而在表面的至少一部分上产生至少一个有序化区域。至少部分地处理表面的非限制性例子包括至少部分地摩擦表面，至少部分地刻蚀表面，和至少部分地压花表面。此外，至少部分地处理表面能够形成图案，例如通过使用照相平版印刷或干涉图加工工艺。可用于形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的取向机构的至少部分地处理表面的非限制性例子包括，化学法刻蚀表面，等离子体刻蚀表面，纳米刻蚀表面(如使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜的表面蚀刻)，激光刻蚀表面，和电子束刻蚀表面。
在其中取向机构包括至少部分地处理的表面的一个特定非限制性实施方案中，提供取向机构的过程能够包括将金属盐(如金属氧化物或金属氟化物)沉积到表面的至少一部分上，和之后蚀刻沉积物形成取向机构。沉积金属盐的适用技术的非限制性例子包括等离子体蒸汽沉积，化学蒸汽沉积，和溅射。刻蚀方法的非限制性例子在上面已阐明。
在这里使用的术语“兰格缪尔-布罗杰特膜”指在表面上一种或多种至少部分地有序化分子膜。例如，虽然在这里没有限制意味，兰格缪尔-布罗杰特膜能够通过如下形成：一次或多次将基材浸在液体中以使它至少部分地被分子膜覆盖和然后将基材从液体中取出，使得由于液体和基材的相对表面张力，分子膜的分子在总方向上至少部分地有序化。在这里使用的术语“分子膜”指单分子膜(即，单层)和包括一个以上单层的膜。
除了如上所述的取向机构之外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够进一步包括被插入在至少一种取向机构和光致变色-二色性化合物(或包含该化合物的至少部分涂层)之间的包含至少部分地有序化定向转移材料的至少一种至少部分涂层。更进一步，光学元件能够包括被插入在至少一种取向机构和光致变色-二色性化合物之间的包含定向转移材料的多个至少部分涂层。例如，虽然在这里没有限制意味，光学元件能够包括：至少一种取向机构，该器件包括包含连接于光学基材的至少一部分上的至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层，和包含连接于取向机构的至少一部分上的至少部分地有序化定向转移材料的至少一种至少部分涂层。此外，根据这一非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够通过与至少部分地有序化的定向转移材料相互作用来至少部分地定向。更具体地说，虽然在这里没有限制意味，在一个非限制性的实施方案中，定向转移材料的至少一部分能够通过与至少部分地有序化的定向介质的至少一部分相互作用来定向，并且至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够通过与定向转移材料的该至少部分地定向的部分相互作用来定向。也就是说，定向转移材料能够促进合适的排列或定位从取向机构传播或转移到至少一种光致变色-二色性化合物。
适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的定向转移材料的非限制性例子包括，没有限制意味，以上关于在这里公开的定向介质所描述的那些液晶材料。如前面所讨论，有可能利用取向的表面来定向液晶材料的分子。也就是说，液晶材料能够被施加于已取向的表面上和随后定向，这样液晶分子的长轴发生了总体上平行于表面的总取向方向的取向。因此，其中定向转移材料包括液晶材料的根据在这里公开的各种非限制性实施方案，液晶材料能够通过用取向机构的至少一部分定向该液晶材料的至少一部分来至少部分地有序化，使得液晶材料的至少一部分的分子的长轴总体上平行于取向机构的至少第一总方向。按这一方式，取向机构的总方向能够转移到液晶材料，它进而能够将总方向转移到另一种结构或材料。此外，如果至少一种取向机构包括一起形成设计或图案(如前面所述)的具有总方向的多个区域，则可以按照以上所讨论的方法用取向机构的各区域定向液晶材料来将设计或图案转移到液晶材料上。另外，虽然不是必需的，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，液晶材料的至少一部分在用取向机构的至少一部分至少部分地定向的同时能够暴露于下列之中的至少一种：磁场，电场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，和线性偏振的可见辐射。
更进一步，除了连接到基材的至少一部分上的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物之外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够包括连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的至少一种至少部分地有序化各向异性材料。也就是说，根据某些非限制性实施方案，该光学元件包括基材，连接到基材的至少一部分上的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物，在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种光致变色-二色性化合物，和连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的至少一种至少部分地有序化各向异性材料。
在这里使用的术语“各向异性”意指当在至少一个不同方向上测量时具有至少一种在数值上不同的性能。因此，“各向异性材料”是当在至少一个不同方向上测量时具有至少一种在数值上不同的光学性能的材料。适合与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的各向异性材料的非限制性例子包括，没有限制意味，如上所述的那些液晶材料。
根据各种非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少一部分能够通过与至少一种至少部分地有序化的各向异性材料相互作用来至少部分地定向。例如，虽然在这里没有限制意味，至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够定向，使得光致变色-二色性化合物在二色性状态下的长轴基本上平行于各向异性材料的总方向。此外，虽然不是必需的，至少一种光致变色-二色性化合物能够键接于至少一种至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分上或与它反应。
此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物和至少一种至少部分地有序化各向异性材料能够作为在基材的至少一部分上的至少部分涂层而存在。例如，根据一个非限制性实施方案，至少一种至少部分地有序化各向异性材料能够是液晶材料，以及至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物和至少一种至少部分地有序化各向异性材料能够作为在基材的至少一部分上的至少部分液晶涂层而存在。根据另一个非限制性实施方案，至少部分涂层能够是相分离的聚合物涂层，它包括主体相和分布在主体相中的客体相。虽然在这里没有限制意味，根据这一非限制性实施方案，主体相能够包括至少部分地有序化液晶聚合物。此外，根据这一非限制性实施方案，客体相能够包括至少部分地有序化各向异性材料和至少一部分的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。更进一步，如以上所讨论，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够通过与至少部分地有序化各向异性材料相互作用来至少部分地定向。
在另一个非限制性实施方案中，至少部分涂层能够包括互穿聚合物网络。根据这一非限制性实施方案，该至少一种至少部分地有序化各向异性材料和聚合物材料能够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地有序化各向异性材料的至少一部分互相贯穿。在这里使用的术语“互穿聚合物网络”指聚合物类的缠结结合物，其中的至少一种是交联的，即没有键接到彼此之上。因此，在这里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，New York(1986)第46页。此外，根据这一非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少一部分能够能够用至少部分地有序化各向异性材料来至少部分地定向。更进一步，根据这一非限制性实施方案，聚合物材料能够是各向同性的或各向异性，条件是，总体上，至少部分涂层是各向异性的。在下面更详细地描述形成至少部分涂层的方法。
在这里公开的另一非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，连接到基材的至少一部分上的至少一种至少部分地有序化取向机构，和连接到至少部分地有序化取向机构的至少一部分上的至少部分涂层，该至少部分涂层包括用至少部分地有序化取向机构的至少一部分进行至少部分地定向的至少一种各向异性材料和用至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分进行至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
如前面所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的取向机构能够包括具有第一总方向的第一有序化区域和具有与第一总方向不同的第二总方向的与第一区域相邻的至少一种第二有序化区域。此外，取向机构能够包括一起产生特定的设计或图案的具有多个总方向的多个有序化区域。下面详细描述与这一非限制性实施方案相结合使用的取向机构的非限制性例子。另外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，包含定向转移材料的至少部分涂层能够位于至少一种取向机构与包括各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层之间。此外，至少一种取向机构的总方向或图案能够通过定向转移到定向转移材料上，进而利用定向将取向机构的总方向转移到包括各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层上。也就是说，至少部分涂层的各向异性材料能够用至少部分地定向的定向转移材料进行至少部分地定向。此外，至少一种光致变色-二色性化合物能够通过与至少部分地定向的各向异性材料相互作用来至少部分地定向。
此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，至少一种各向异性材料适于允许至少一种光致变色-二色性化合物在所需速率下从第一状态转换到第二状态。一般而言，普通的光致变色化合物能够响应于光化辐射从一种异构体形式转化成另一种异构体形式，其中各异构体形式具有特征吸收光谱。根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光致变色-二色性化合物会发生相似的异构体转换。异构体转换(和逆转换)的速率或速度部分地取决于包围光致变色-二色性化合物(即“主体”)的局部环境的性能。虽然在这里没有限制意味，本发明人相信光致变色-二色性化合物的转变速率部分地取决于主体的链段的柔韧性，即主体的链段的流动性或粘度。尤其，尽管在这里没有限制意味，可以相信光致变色-二色性化合物的转变速率一般在具有柔性链段的主体中比在具有刚硬性或刚性链段的主体中更快。因此，根据在这里公开的某些非限制性实施方案，其中各向异性材料是主体，各向异性材料可以适于允许光致变色-二色性化合物在所需速率下在各种异构体状态之间转变。例如，虽然在这里没有限制意味，各向异性材料能够通过调节各向异性材料的分子量和交联密度之中的一种或多种来作调整。
根据另一个非限制性实施方案，包含至少一种各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层能够是包含主体相(例如和没有限制意味，液晶聚合物)和分布在主体相内的客体相的相分离的聚合物涂层。此外，根据这一非限制性实施方案，客体相能够包括各向异性材料。更进一步，根据这一非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物的大部分能够包含在相分离聚合物涂层的客体相之内。如前面所讨论，因为至少一种光致变色-二色性化合物的转换速率将部分地取决于将包含该化合物的主体，根据这一非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物的转变速率主要地取决于客体相的性能。
例如，一个非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，连接到基材表面的至少一部分上的至少一种取向机构以及连接到至少一种取向机构的至少一部分上并包括相分离的聚合物的至少部分涂层。根据这一非限制性实施方案，相分离的聚合物能够包括主体相，它的至少一部分用至少一种取向机构的至少一部分至少部分地定向，和客体相，它包括分散在主体相内的各向异性材料。进一步根据这一非限制性实施方案，客体相的各向异性材料的至少一部分能够用至少一种取向机构的至少一部分至少部分地定向以及至少一种光致变色-二色性化合物能够用各向异性材料的至少一部分至少部分地定向。更进一步，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，相分离的聚合物的主体相包括液晶聚合物，客体相的各向异性材料选自液晶聚合物和液晶基团。此类材料的非限制性例子在上面已详细阐明。另外，尽管在这里没有限制意味，根据这一非限制性实施方案，包括相分离的聚合物的至少部分涂层能够是基本上没有混浊的。混浊被定义为根据“透明塑料的浊度和透光率”的ASTMD 1003标准试验方法，平均与入射光束偏离2.5度以上的透射光的百分比。根据ASTM D 1003进行雾度测量的仪器的例子是由BYK-Gardener制造的Haze-Gard PlusTM。
此外，虽然在这里没有限制意味，根据其它非限制性实施方案至少一种光致变色-二色性化合物能够用至少部分地有序化的主体材料包封或涂敷，然后包封或涂敷的光致变色-二色性化合物能够分散在另一种材料内。例如，虽然在这里没有限制意味，至少一种光致变色-二色性化合物能够用具有较柔韧链段的至少部分地有序化各向异性材料(如至少部分地有序化液晶材料)包封或罩涂，然后分散或分布在具有较刚性链段的另一种材料中。例如，包封的光致变色-二色性化合物能够分散或分布在具有较刚性链段的液晶聚合物中，然后将混合物施涂于基材上形成涂层。
根据再一个非限制性实施方案，包括至少一种各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层能够是互穿聚合物网络涂层。例如，至少部分涂层能够包括与至少一种各向异性材料的至少一部分互相贯穿的聚合物材料，并且至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够用至少部分地定向各向异性材料来至少部分地定向。下面更详细地描述形成这些互相贯穿的网络涂层的方法。
在这里公开的另一个其它非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材，包含连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的至少部分地有序化定向介质的第一至少部分涂层，包含连接到该至少部分地有序化的定向介质的至少一部分上并至少部分地用其进行定向的一种定向转移材料的第二至少部分涂层，和连接到至少部分地有序化定向转移材料的至少一部分上的第三至少部分涂层，所述第三至少部分涂层包括至少部分地用至少部分地定向的定向转移材料的至少一部分进行定向的至少一种各向异性材料，和至少部分地与至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分进行定向的至少一种光致变色-二色性化合物。
虽然在这里没有限制意味，根据各种非限制性实施方案，包括至少部分地有序化定向介质的第一种至少部分涂层能够具有取决于最终的施涂和/或所使用的加工器件的在宽范围内变化的厚度。例如，在一个非限制性的实施方案中，包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的厚度能够是至少0.5纳米到10,000纳米。在另一个非限制性实施方案中，包括至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层能够具有至少0.5纳米到1000纳米的厚度。在再一个非限制性实施方案中，包括至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层具有至少2纳米到500纳米的厚度。在又一个非限制性实施方案中，包括至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层具有100纳米到500纳米的厚度。另外，根据各种非限制性实施方案，光学元件能够包括多个的包括至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层。此外，多个的至少部分涂层中的每一个能够具有与多个当中的另一个至少部分涂层相同或不同的厚度。
此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，包括定向转移材料的第二至少部分涂层能够具有取决于最终的施涂和/或所使用的加工器件的在宽范围内变化的厚度。例如，在一个非限制性的实施方案中，包含至少部分地有序化定向转移材料的至少部分涂层的厚度能够是0.5微米到1000微米。在另一个非限制性实施方案中，包括至少部分地有序化定向转移材料的至少部分涂层能够具有1到25微米的厚度。在仍然另一个非限制性实施方案中，包括至少部分地有序化定向转移材料的至少部分涂层具有5到20微米的厚度。另外，根据各种非限制性实施方案，光学元件能够包括多个的包括定向转移材料的至少部分涂层。此外，多个的至少部分涂层中的每一个能够具有与多个当中的另一个至少部分涂层相同或不同的厚度。
更进一步，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，包括各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的第三至少部分涂层能够具有取决于最终的施涂和/或所使用的加工器件的在宽范围内变化的厚度。在一个非限制性的实施方案中，包括至少部分地定向各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层能够具有至少0.5微米到1000微米的厚度。根据其它非限制性实施方案中，第三至少部分涂层具有1到25微米的厚度。根据仍然其它非限制性实施方案中，第三至少部分涂层具有5到20微米的厚度。另外，根据各种非限制性实施方案，光学元件能够包括多个的包括至少部分地定向各向异性材料和至少一种二色性材料的的至少部分涂层。此外，多个的至少部分涂层中的每一个能够具有与多个当中的另一个至少部分涂层相同或不同的厚度。以上已详细描述了合适光致变色-二色性化合物的非限制性例子。
此外，根据各种非限制性实施方案，除了第三至少部分涂层之外，第一和第二至少部分涂层中的任何一种或两者能够包括与第三至少部分涂层的光致变色-二色性化合物相同或不同的光致变色-二色性化合物。更进一步，根据各种非限制性实施方案，上述至少部分涂层中的任何一种能够进一步包括至少一种添加剂，至少一种普通的二色性化合物和/或至少一种普通的光致变色化合物。合适添加剂，普通二色性化合物，和普通光致变色化合物的非限制性例子如以上所述。此外，如前面所讨论，除了如上所述的第一、第二和第三至少部分涂层之外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的光学元件能够进一步包括底涂层，抗反射涂层，光致变色涂层，线性偏振涂层，圆形偏振涂层，椭圆形偏振涂层，过渡涂层，和保护涂层。此类涂料的非限制性例子在上面已提供。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供复合光学元件，它包括基材，连接到基材的至少一部分上的至少部分地有序化聚合物片材，和连接到至少部分地有序化聚合物片材的至少一部分上并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。例如，虽然在这里没有限制意味，根据一个非限制性实施方案，含有被拉伸聚合物片材的取向聚合物链至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物的拉伸聚合物片材能够连接到基材的至少一部分上。
此外，根据各种非限制性实施方案，复合光学元件能够包括多个聚合物片材，其中至少一种是至少部分地有序化的、连接到基材的至少一部分上。例如，虽然在这里没有限制意味，复合光学元件能够包括基材和至少部分地有序化聚合物片材，后者包括被插入在连接到基材的至少一部分上的尺寸稳定或“刚性”聚合物片材之间的至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。根据其它非限制性实施方案，复合光学元件能够包括两种或多种至少部分地有序化聚合物片材，所述片材包括连接到基材的至少一部分上的至少部分地定向的光致变色-二色性化合物。此外，两种或多种至少部分地有序化聚合物片材能够具有相同的总方向或不同的总方向并能够包括相同的光致变色-二色性化合物或不同的光致变色-二色性化合物。更进一步，至少两种至少部分地有序化聚合物片材能够堆叠或层合在基材上或它们在基材上彼此相邻。
能够与这一非限制性实施方案相结合使用的至少部分地有序化聚合物的例子包括，没有限制意义，拉伸聚合物片材，有序化液晶聚合物片材，和光取向的聚合物片材。除了能够用于形成根据在这里公开的各种非限制性实施方案的聚合物片材的液晶材料和光取向材料之外的其它聚合物材料的例子包括，没有限制意义：聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚氨酯，聚丙烯酸酯，和聚己内酰胺。下面更详细地描述将聚合物片材至少部分地有序化的方法的非限制性例子。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供了包括基材和连接到基材的至少一部分上的至少一种片材的复合光学元件，该至少一种片材包括：具有至少第一总方向的至少部分地有序化的液晶聚合物，分布在液晶聚合物的至少一部分之内的具有至少第二总方向的至少一种至少部分地有序化液晶材料，和与至少一种至少部分地有序化液晶材料的至少一部分至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物，其中至少第二总方向总体上平行于至少第一总方向。
现在描述制造光学元件和器件的方法的非限制性实施方案。一个非限制性实施方案提供了制造光学元件的方法，它包括在基材的至少一部分上形成包含至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层。在这里使用的术语“在...上(on)”指直接与目标接触或经由一种或多种其它涂层或结构(其中的至少一种与目标直接接触)与目标间接接触。此外，根据这一非限制性实施方案，除了至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物之外，至少一种至少部分地有序化各向异性材料能够连接到基材的至少一部分上。
根据这一非限制性实施方案，至少部分涂层能够具有至少1.5的平均吸收比。此外，根据制造在这里公开的元件和器件的方法的这一个和其它非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。以上已详细描述了与在这里公开的制造元件和器件的方法相结合使用的光致变色-二色性化合物的非限制性例子。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案，形成包括至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的过程能够包括将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂到基材的至少一部分上，将至少一种各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化，和用至少一部分该至少部分地有序化各向异性材料将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。能够与根据在这里公开的各种非限制性实施方案的方法相结合使用的将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂于基材上的非限制性方法包括，但不限于，旋涂，喷涂，喷雾和旋转涂敷，幕涂，流涂，浸涂，注塑，浇铸，辊涂，线涂，和覆盖模塑。
根据其它非限制性实施方案，将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂于基材的至少一部分上的过程包括在模具(它可以用防粘剂材料处理)的至少一部分形成各向异性材料的至少部分涂层。其后，至少一种各向异性材料的至少一部分能够至少部分地有序化(如下面更详细地讨论)和至少部分地固定。其后，基材能够例如通过将基材形成用材料浇铸在模具中(即覆盖模塑)，在至少部分涂层上形成。基材形成用材料能因此至少部分地固定以形成基材。随后，基材和至少部分地有序化各向异性材料的至少部分涂层能够从模具中松脱。此外，根据这一非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够与各向异性材料一起被施涂于模具上，或它能够，在各向异性材料已经施涂于模具上之后、在各向异性材料已经至少部分地有序化之后或在具有有序化各向异性材料的至少部分涂层的基材已经从模具中松脱之后，被浸渗到各向异性材料中。
根据在这里公开的其它非限制性实施方案，形成包括至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的过程能够包括将至少一种各向异性材料施涂到基材的至少一部分上，将至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到至少一种各向异性材料的至少一部分中，将至少一种各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化，和用至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。将光致变色-二色性化合物浸渗到各种涂层中的非限制性方法在下面更详细地描述。
将各向异性材料有序化的非限制性方法包括将各向异性材料曝露于下列当中的至少一种：磁场，电场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的可见辐射和剪切力。此外，至少一种各向异性材料能够通过用另一种材料或结构将各向异性材料的至少一部分定向来至少部分地有序化。例如，虽然在这里没有限制意味，至少一种各向异性材料能够通过用取向机构(如，但不限于，前面讨论的那些取向机构)将各向异性材料定向来至少部分地有序化。
如前面所述，通过将至少一种各向异性材料的至少一部分有序化，有可能将包含在各向异性材料内或另外连接到各向异性材料上的至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。虽然不是必需的，但是至少一种光致变色-二色性化合物能够在处于活化状态下的同时至少部分地定向。此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂到基材的一部分上的过程能够在基本上在将至少一种各向异性材料有序化和/或定向至少一种光致变色-二色性化合物的同时、之前或之后进行。
例如，根据一个非限制性实施方案，施涂至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料的过程能够基本上在将至少一种各向异性材料的至少一部分有序化和将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分定向的同时来进行。更具体地说，根据这一非限制性的实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料能够通过使用涂敷技术来施涂于基材的至少一部分上，该技术能够在涂敷过程中将剪切力引入到各向异性材料的至少一部分中，使得至少一种各向异性材料的至少一部分能够总体上与所施加的剪切力平行地来进行至少部分地有序化。例如，虽然在这里没有限制意味，至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料的溶液或混合物(任选在溶剂或载体中)能够幕涂到基材的至少一部分上，使得由于基材表面相对于所施涂的材料的相对运动，将剪切力引入到所施涂材料之中。剪切力能够引起至少一种各向异性材料的至少一部分在基本上与表面运动方向平行的总方向上有序化。如以上所讨论，通过以这一方式将至少一种各向异性材料的至少一部分有序化，包含在各向异性材料内或连接到各向异性材料上的至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够通过至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分来定向。此外，虽然不是必需的，通过在幕涂过程中将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分曝露于光化辐射，使得至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分处于活化状态下，能够实现至少一种光致变色-二色性化合物在处于活化状态下的至少部分定向。
在另一个非限制性实施方案(其中在将至少一种各向异性材料的至少一部分有序化和将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分定向之前将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂于基材的一部分上)中，施涂材料的过程可以包括将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料(任选在溶剂或载体中)的溶液或混合物旋涂到基材的至少一个表面的至少一部分上。其后，根据这一非限制性实施方案，至少一种各向异性材料的至少一部分能够至少部分地有序化，例如通过将至少一种各向异性材料的至少一部分曝露于磁场，电场，线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的红外辐射，线性偏振的可见辐射或剪切力。此外，至少一种各向异性材料的至少一部分能够用另一种材料或结构(例如取向机构)定向至少一部分来至少部分地有序化。
在再一个非限制性实施方案(其中将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向和将至少一种各向异性材料在被施涂于基材的至少一部分上之前至少部分地有序化)中，至少一种光致变色-二色性化合物和至少各向异性材料的溶液或混合物(任选在溶剂或载体中)能够施涂于有序化聚合物片材上以形成至少部分涂层。其后，至少一种各向异性材料的至少一部分能够用有序化聚合物片材的至少一部分来定向。聚合物片材随后能够通过，例如但不限于，层压方法或粘结方法被施加于基材的至少一部分上。另外地，涂层能够通过现有技术中已知的方法(比如，但不限于，热冲压)从聚合物片材上转移到基材上。在这里更详细地描述施涂聚合物片材的其它方法。
在另一个非限制性实施方案中，将至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料施涂到基材的至少一部分上的过程能够包括施涂相分离聚合物体系，后者包括包含液晶材料的主体相形成用材料和包含至少一种各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的客体相形成用材料。在施涂该相分离聚合物体系后，根据这一非限制性实施方案，主体相的液晶材料的至少一部分和客体相的各向异性材料的至少一部分被至少部分地有序化，使得至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分用客体相的至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分来定向。将相分离聚合物体系的主体相形成用材料的至少一部分和客体相形成用材料的至少一部分至少部分地有序化的非限制性方法包括将包含相分离聚合物体系的至少部分涂层的至少一部分曝露于下列这些中的至少一种：磁场，电场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的可见辐射，和剪切力。此外，将主体相形成用材料的至少一部分和客体相形成用材料的至少一部分实现至少部分地有序化的过程能够包括用取向机构至少部分地定向该至少一部分，如下面更详细描述。
在将主体相形成用材料和客体相形成用材料的至少一部分至少部分地有序化之后，客体相形成用材料的至少一部分能够利用聚合反应诱导的相分离和溶剂诱导的相分离之中的至少一种与主体相形成用材料的至少一部分分离。虽然为了清楚起见，主体和客体相形成用材料的分离在这里关于客体相形成用材料从主体相形成用材料分离已进行了描述，但是，应该认识到的是这一语言希望函盖在两种相形成用材料之间的任何分离。也就是说，这一语言希望覆盖了客体相形成用材料从主体相形成用材料的分离和主体相形成用材料从客体相形成用材料的分离，以及两种相形成用材料的同时分离，以及它们的任何结合。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案，主体相形成用材料能够包括选自液晶单体，液晶预聚物，和液晶聚合物中的液晶材料。此外，根据各种非限制性实施方案，客体相形成用材料能够包括选自液晶基团，液晶单体，和液晶聚合物和预聚物中的液晶材料。此类材料的非限制性例子在上面已详细阐明。
在一个特定的非限制性实施方案中，相分离聚合物体系能够包括包含液晶单体的主体相形成用材料，包含液晶基团的客体相形成用材料，和至少一种光致变色-二色性化合物的混合物。根据这一非限制性实施方案，引起客体相形成用材料的至少一部分与主体相形成用材料的至少一部分分离能够包括聚合反应诱导的相分离。也就是说，主体相的液晶单体的至少一部分能够聚合和因此从客体相形成用材料的液晶基团的至少一部分分离。能够与在这里公开的各种非限制性实施方案相结合使用的聚合反应的非限制性方法包括光诱导的聚合反应和热诱导的聚合反应。
在另一个特定的非限制性实施方案，相分离聚合物体系能够包括包含液晶单体的主体相形成用材料、包含具有与主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用材料、和至少一种光致变色-二色性化合物的混合物。在这里使用的术语“低粘度液晶单体”指在室温下自由流动的液晶单体混合物或溶液。根据这一非限制性实施方案，引起客体相形成用材料的至少一部分与主体相形成用材料的至少一部分分离能够包括聚合反应诱导的相分离。也就是说，主体相的液晶单体的至少一部分能够在不引起客体相的液晶单体聚合的条件下进行聚合。在主体相形成用材料的聚合过程中，客体相形成用材料将从主体相形成用材料分离。其后，客体相形成用材料的液晶单体能够在单独的聚合过程中聚合。
在另一个特定的非限制性实施方案，相分离聚合物体系能够包括包含液晶聚合物的主体相形成用材料、包含与主体相形成用材料的液晶聚合物不同的液晶聚合物的客体相形成用材料、和至少一种光致变色-二色性化合物在至少一种共同溶剂中的溶液。根据这一非限制性实施方案，引起客体相形成用材料的至少一部分从主体相形成用材料分离能够包括溶剂诱导的相分离。也就是说，至少一种共用溶剂的至少一部分能够从液晶聚合物的混合物中蒸发，因此引起两相彼此分离。
另外地，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，形成包括至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的过程能够包括将至少一种各向异性材料施涂到基材的至少一部分上，将至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到至少一种各向异性材料的至少一部分中，将各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化，和用至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。此外，虽然在这里没有限制意味，将各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化能够在将至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到它的至少一部分上之前发生。更进一步，虽然不是必需的，至少一种光致变色-二色性化合物能够在处于活化状态下的同时至少部分地定向。下面描述施涂和定向各向异性材料的非限制性方法。
例如，根据一个非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够浸渗到各向异性材料中，例如，通过将至少一种光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物施涂到各向异性材料的至少一部分上，和有或没有加热的情况下让至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分扩散到各向异性材料中。此外，根据这一非限制性实施方案，各向异性材料能够是如上所述的相分离的聚合物涂层的一部分。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供了制造光学元件的方法，该方法包括将至少一种取向机构提供于基材的至少一部分上，和随后在至少一种取向机构的至少一部分上形成包含至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少部分涂层。根据在这里公开的这一和其它非限制性实施方案，将至少一种取向机构提供于基材的至少一部分上的过程能够包括下列的至少一种：在基材的至少一部分上形成包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层，将至少部分地有序化聚合物片材施涂于基材的至少一部分上，至少部分地处理基材的至少一部分，和在基材的至少一部分上形成兰格缪尔-布罗杰特膜。
根据一个非限制性实施方案，将至少一种取向机构提供于基材的至少一部分上的过程能够包括在基材的至少一部分上形成包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层。此外，根据这一非限制性实施方案，形成至少部分涂层能够包括将定向介质施涂于基材的至少一部分上和将定向介质的至少一部分至少部分地有序化。与在这里公开的这一个和其它非限制性实施方案相结合使用的将定向介质的至少一部分至少部分地有序化的方法包括，但不限于，将定向介质的至少一部分曝露于下列这些中的至少一种：线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的红外辐射，线性偏振的可见辐射，磁场，电场，和剪切力。此外，将定向介质的至少一部分有序化的过程包括至少部分地处理包含定向介质的至少部分涂层的表面的至少一部分，例如和没有限制，通过蚀刻或摩擦定向介质的至少一部分。
例如，虽然在这里没有限制意味，根据其中取向机构包括包含属于光取向材料(比如，但不限于光可取向的聚合物网络)的定向介质的至少部分涂层的一个非限制性实施方案中，提供该取向机构能够包括在基材的至少一部分上形成包含光取向材料的至少部分涂层，和通过将光取向材料的至少一部分曝露于线性偏振的紫外线辐射来将光取向材料的至少一部分至少部分地有序化。其后，至少一种光致变色-二色性化合物能够被施涂于至少部分地有序化的光取向材料的至少一部分上和然后至少部分地定向。
虽然不是必需的，根据其中提供取向机构的过程包括形成至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的各种非限制性实施方案，定向介质的至少一部分能够至少部分地固定。此外，将定向介质的至少一部分至少部分地固定的过程能够基本上在将定向介质的至少一部分定向的同时来进行或在将定向介质的至少一部分定向之后来进行。更进一步，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，将定向介质的至少一部分至少部分地固定的过程能够包括通过让定向介质的至少一部分曝露于红外、紫外、γ射线、微波或电子辐射，在有或者没有催化剂或引发剂的情况下引发可聚合的组分的聚合反应或交联，来至少部分地固化该至少一部分。如果希望或需要，在这之后跟有加热步骤。
如以上所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，在将取向机构提供于基材的至少一部分上之后，在取向机构的至少一部分上形成包含至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少部分涂层。在至少一种取向机构的至少一部分上形成包含至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的方法包括前面详细描述的在基材的至少一部分上形成包含至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的那些方法。
例如，虽然在这里没有限制意味，形成包含至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的过程能够包括将包含光致变色-二色性化合物的组合物旋涂，喷涂，喷雾和旋涂，幕涂，流涂，浸涂，注塑，浇铸，辊涂，线涂，和覆盖模塑到取向机构上，之后在曝露于或不曝露于磁场，电场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，线性偏振的可见辐射或剪切力的情况下，用取向机构和/或用另一种材料或结构(如定向转移材料，如果存在的话)将光致变色-二色性化合物的至少一部分定向。
根据一个非限制性实施方案，在至少一种取向机构的至少一部分上形成包含至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的过程能够包括将可聚合的组合物，至少一种各向异性材料，和至少一种光致变色-二色性化合物施涂于至少一种取向机构的至少一部分上。其后，至少一种各向异性材料的至少一部分能够用至少一种取向机构的至少一部分至少部分地定向和用至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。在将至少一种各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向之后，至少部分涂层的至少一部分能够经历双固化过程，其中至少一种各向异性材料的至少一部分和可聚合的组合物的至少一部分通过使用至少两种固化方法来至少部分地固定。合适固化方法的非限制性例子包括将至少部分涂层曝露于紫外线辐射，可见辐射，γ辐射，微波辐射，电子辐射，或热能。
例如，虽然在这里没有限制意味，在一个实施方案中，各向异性材料的至少一部分能够曝露于紫外线或可见辐射，以便引起至少一种各向异性材料的至少一部分至少部分地固定。其后，可聚合的组合物的至少一部分能够通过暴露于热能来至少部分地固定。此外，虽然不是必需的，至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够通过让至少部分涂层曝露于足以引起光致变色-二色性化合物从第一状态转换到第二状态、但不足以引起各向异性材料至少部分地固定的紫外线辐射，在处于活化状态下用至少一种各向异性材料的至少一部分来至少部分地定向，与此同时至少一种各向异性材料用至少一种取向机构进行至少部分地定向(如以上所讨论)。
在一个特定的非限制性实施方案中，可聚合的组合物能够是二羟基和异氰酸酯单体并且至少一种各向异性材料能够包括液晶单体。根据这一非限制性实施方案，在将可聚合的组合物、各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物施涂在取向机构上之后，各向异性材料的至少一部分能够用至少一种取向机构的至少一部分来至少部分地定向且至少一种光致变色-二色性化合物能够用各向异性材料来至少部分地定向。此外，在定向之后，涂层的至少一部分能够曝露于足以引起各向异性材料的至少一部分至少部分地固定的紫外线或可见辐射。此外，在将各向异性材料的至少一部分实施固定之前、过程中或之后，可聚合组合物的至少一部分能够通过让至少部分涂层的至少一部分曝露于热能来至少部分地固定。
在另一个非限制性实施方案中，双固化过程能够包括首先让可聚合组合物的至少一部分曝露于足以引起可聚合组合物的至少一部分至少部分地固定的热能。其后，至少一种各向异性材料的至少一部分能够曝露于可以引起各向异性材料的至少一部分至少部分地固定的紫外线或可见辐射。此外，在将涂层的至少一部分曝露于热能之前、过程中或之后和在将至少一种各向异性材料的至少一部分至少部分地固定之前，至少一种各向异性材料的至少一部分能够至少部分地定向。
在再一个非限制性实施方案，双固化过程能够包括基本上在将各向异性材料的至少一部分至少部分地固定的同时将可聚合组合物的至少一部分进行至少部分地固定，例如通过同时将至少部分涂层曝露于紫外线或可见辐射和热能来实现。
此外，正如前面对于包含互穿聚合物网络的涂层所讨论，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，可聚合组合物能够是各向同性材料或各向异性材料，条件是包含至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层在大体上是各向异性的。
另外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的制造光学元件和器件的方法能够进一步包括在将至少一种取向机构提供于基材的至少一部分上之前或在其上面形成包含至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层之前在基材的至少一部分上形成至少部分底涂层。另外，选自光致变色涂层、抗反射涂层、线性地偏振涂层、圆形地偏振涂层、椭圆形地偏振涂层、过渡涂层、底涂层和保护涂层中的至少一种附加的至少部分涂层能够在基材的至少一个表面的至少一部分上和/或在包含至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的至少一部分上形成。合适的底涂层，光致变色涂层，抗反射涂层，线性地偏振涂层，过渡涂层，底涂层和保护涂层的非限制性例子是全部如上所述。
在这里公开的的其它非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，它包括在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，和调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。根据一个非限制性实施方案，在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，和调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程能够基本上同时进行。根据另一个非限制性实施方案，在调整至少部分涂层的至少一部分之前，在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。根据仍然另一个非限制性实施方案，在调整至少部分涂层的至少一部分之后，在基材的至少一部分上形成至少部分涂层，以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性偏振状态和响应于热能恢复到第一状态。
在一个非限制性的实施方案中，在基材的至少一部分上形成至少部分涂层的过程能够包括将至少一种各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物施涂到基材的至少一部分上，且调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态能够包括将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。此外，根据这一非限制性实施方案，将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向的过程能够包括将至少一种各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化和用至少部分地有序化至少一种各向异性材料将至少一种光致变色-二色性化合物至少部分地定向。更进一步，虽然不是必需的，至少一种光致变色-二色性化合物能够在处于活化状态下进行定向，例如通过将光致变色-二色性化合物曝露于光化辐射，后者足以引起光致变色-二色性化合物从第一状态转换到第二状态而同时定向光致变色-二色性化合物。
在另一个非限制性实施方案中，在基材的至少一部分上形成至少部分涂层的过程能够包括将定向介质施涂到基材的至少一部分上，且调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程能够包括将定向介质的至少一部分至少部分地有序化，将至少一种光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上，和将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向。
在一个非限制性的实施方案中，将至少一种光致变色-二色性化合物施涂到包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的至少一部分上的过程能够包括在包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的至少一部分上形成包含至少一种光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料的至少部分涂层。另外，将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向的过程能够包括用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将至少一种各向异性材料的至少一部分定向。此外，虽然不是必需的，包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分能够在施涂至少一种光致变色-二色性化合物之前进行至少部分地固定。
另外或此外，至少一种光致变色-二色性化合物能够通过浸渗作用被施加于包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的至少一部分上。合适的浸渗技术例如已描述在US专利5,130,353和5,185,390中，它们的说明书被特意引入这里供参考。例如，虽然在这里没有限制意味，通过施涂至少一种光致变色-二色性化合物(作为净光致变色-二色性化合物或溶于聚合物或其它有机溶剂载体中)，和在加热或不加热的情况下让光致变色-二色性化合物扩散到包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的至少一部分中，光致变色-二色性化合物能够被施加于包含至少部分地有序化定向介质的至少部分涂层的至少一部分中。此外，如果需要，至少一种光致变色-二色性化合物能够曝露于足以在扩散过程中引起至少一种光致变色化合物从第一状态转换到第二状态的光化辐射。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供制造光学元件的方法，它包括：在基材的至少一个表面的至少一部分上形成包含定向介质的至少部分涂层并将定向介质的至少一部分至少部分地有序化，在包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上形成包含定向转移材料的至少一种至少部分涂层并用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将定向转移材料的至少一部分进行至少部分地定向，以及在定向转移材料的至少一部分上形成包含各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层，用至少部分地定向的定向转移材料的至少一部分将各向异性材料的至少一部分进行至少部分地定向和用至少部分地定向的各向异性材料的至少一部分将至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分进行至少部分地定向。
此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，形成包含定向转移材料的至少一种至少部分涂层的过程能够包括形成包含定向转移材料的第一至少部分涂层，该第一种至少部分涂层具有2-8微米的厚度，用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将第一种至少部分涂层的定向转移材料的至少一部分进行至少部分地定向，和将第一种至少部分涂层的至少部分地有序化定向转移材料的至少一部分进行至少部分地固定。其后，具有从大于5微米到20微米的厚度并包括定向转移材料的第二至少部分涂层能够被施涂于第一种至少部分涂层的至少一部分上且第二至少部分涂层的定向转移材料的至少一部分能够用第一种至少部分涂层的至少部分地定向的定向转移材料的至少一部分来进行至少部分地定向。
在这里公开的再一个其它非限制性实施方案提供制造复合光学元件的方法，它包括：将至少一种至少部分地有序化聚合物片材连接到基材的至少一部分上，所述至少部分地有序化聚合物片材包括连接到其至少一部分上的并在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比的至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物。虽然在这里没有限制意味，根据这一非限制性实施方案，至少一种至少部分地有序化聚合物片材能够包括，例如，拉伸聚合物片材，光取向的聚合物片材，至少部分地有序化相分离聚合物片材，或它们的结合物。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供了制造复合光学元件的方法，它包括将包括具有至少第一总方向的至少部分地有序化液晶聚合物、分布在至少部分地有序化液晶聚合物的至少一部分内的至少部分地有序化液晶材料和用至少部分地有序化液晶材料至少部分地定向的至少一种光致变色-二色性化合物的片材连接到基材的至少一部分上。此外，根据这一非限制性实施方案，分布在至少部分地有序化液晶聚合物的至少一部分内的至少部分地有序化液晶材料能够具有总体上与液晶聚合物的至少第一总方向平行的至少第二总方向。
例如，虽然在这里没有限制意味，根据一个非限制性实施方案，形成片材能够包括将相分离聚合物体系施涂到基材的至少一部分上，该体系包括包含液晶材料的主体相形成用材料，包含液晶材料的客体相形成用材料和至少一种光致变色-二色性化合物。其后，主体相形成用材料的至少一部分和客体相形成用材料的至少一部分能够至少部分地有序化，和至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够用客体相形成用材料的至少一部分来至少部分地定向。在定向后，利用聚合反应诱导的相分离和溶剂诱导的相分离之中的至少一种方法将客体相形成用材料的至少一部分从主体相形成用材料的至少一部分上分离，然后至少部分地有序化、相分离的聚合物涂层能够从基材上分离而形成片材。
另外地，相分离聚合物体系能够施涂在基材上，如以上所讨论进行有序化和定向，其后从基材上分离而形成相分离的聚合物片材。随后，至少一种光致变色-二色性化合物能够浸渗到片材的至少一部分中。另外地或另外，在从基材上分离涂层以形成片材之前，至少一种光致变色-二色性化合物能够浸渗到涂层中。
根据再一个非限制性实施方案，形成片材能够包括：形成至少部分地有序化液晶聚合物片材并将液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到至少部分地有序化液晶聚合物片材的至少一部分中。例如，根据这一非限制性实施方案，包括液晶聚合物的片材可以通过一种在形成过程中能够将液晶聚合物至少部分地有序化的形成聚合物的方法(例如通过挤出)来形成和至少部分地有序化。另外地，液晶聚合物能够浇铸到基材上并利用如以上所述的将液晶材料至少部分地有序化的非限制性方法中的一种来至少部分地有序化。例如，虽然在这里没有限制意味，液晶材料的至少一部分能够暴露于磁性或电场。在至少部分地有序化后，液晶聚合物能够至少部分地固定和从基材上脱离而形成包括至少部分地有序化液晶聚合物主体的片材。更进一步，液晶聚合物片材能够浇铸，至少部分地固定，和随后拉伸，形成包括至少部分地有序化液晶聚合物的片材。
在形成包括至少部分地有序化液晶聚合物的片材后，至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物能够浸渗到液晶聚合物主体的至少一部分中。例如，虽然在这里没有限制意味，通过将至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物施涂于液晶聚合物的一部分上，然后在有或者没有加热的情况下让至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分扩散到液晶聚合物片材中，能够将至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物浸渗到液晶聚合物的至少一部分中。另外地，包括液晶聚合物的片材能够浸入至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物在载体中的溶液或混合物中，至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物能够在有或者没有加热的情况下通过扩散作用浸渗到液晶聚合物片材中。
根据仍然另一个非限制性实施方案，形成片材的过程能够包括形成液晶聚合物片材，在液晶聚合物片材的至少一部分中浸渗至少一种液晶基团和至少一种光致变色-二色性化合物(例如如以上所讨论)，和之后，将液晶聚合物的至少一部分，至少一种液晶基团的至少一部分和分布在其中的至少一种光致变色-二色性化合物进行至少部分地有序化。虽然在这里没有限制意味，例如，液晶聚合物片材的至少一部分，至少一种液晶基团的至少一部分，和分布在其中的光致变色-二色性化合物的至少一部分能够通过拉伸液晶聚合物片材进行至少部分地有序化。进一步根据这一非限制性实施方案，液晶聚合物片材能够通过使用普通的聚合物加工技术，比如但不限于挤出和浇铸来形成。
在再一个非限制性实施方案，将包括各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的光取向聚合物片材施涂于基材上。例如，根据这一非限制性实施方案，光取向的聚合物片材能够通过如下来获得：在防粘层上形成光可取向的聚合物网络的至少部分层并将光可取向的聚合物网络的至少一部分至少部分地固化；在包括光可取向的聚合物网络的至少部分层的至少一部分上形成各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层；用光可取向的聚合物网络的至少一部分将各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向，和将各向异性材料的至少一部分至少部分地固化。然后除去防粘层，从防粘层上松脱包括各向异性材料和至少一种光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的光可取向的聚合物网络的至少部分层由此形成了至少部分地有序化聚合物片材。
此外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案，将包括至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的聚合物片材连接到基材的至少一部分上的过程能够包括，例如，下面至少一种：层压，熔融，模内浇铸，和将聚合物片材粘结到基材的至少一部分上。在这里使用的术语“模内浇铸”包括各种浇铸技术，比如但不限于：覆盖模塑法，其中片材放置在模具中并在基材的至少一部分上形成(例如通过浇铸)片材；和注塑法，其中基材在片材周围形成。根据一个非限制性实施方案，聚合物片材能够层压到基材的第一部分的表面上，且基材的第一部分能够放置在模具中。其后，在基材的第一部分的表面上形成基材的第二部分(例如通过浇铸)，使得聚合物层处于基材的两个部分之间。
另一个特定的非限制性实施方案提供了制造光学元件的方法，包括在光学基材的至少一部分上，和更具体地，在眼用基材的至少一部分上，覆盖模塑形成包括至少部分地有序化液晶材料和至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的至少部分涂层。参见图2，根据这一非限制性实施方案，该方法包括光学基材212的表面210的至少一部分与透明模具216的表面214相邻地放置，以确定模塑区域217。透明模具216的表面214能够是凹形或球形阴模(如图中所示)，或它能够具有所需的其它构型。此外，虽然不是必需的，垫片或间隔片215能够放置在光学基材212和透明模具216之间。在放置光学基材212后，含有至少一种光致变色-二色性化合物(未显示)的液晶材料218能够被引入到由光学基材212的表面210和透明模具216的表面214确定的模塑区域217中，从而引起液晶材料218的至少一部分在两者之间流动。其后，液晶材料218的至少一部分能够至少部分地有序化，例如，通过曝露于磁场，磁场，线性偏振的红外辐射，线性偏振的紫外线辐射，和/或线性偏振的可见辐射，以及至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够用至少部分地有序化液晶材料的至少一部分进行至少部分地定向。其后，液晶材料能够至少部分地聚合。在聚合后，在表面的至少一部分上具有包括至少部分地有序化液晶材料和至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的该光学基材能够从模具中脱出。
另外地，含有至少一种光致变色-二色性化合物的液晶材料218在将光学基材212的表面210的至少一部分与模具相邻放置之前被引入到透明模具216的表面214上，以使表面210的至少一部分接触到液晶材料218的至少一部分，从而引起液晶材料218在表面210和表面214之间流动。其后，液晶材料218能够至少部分地有序化，以及至少一种光致变色-二色性化合物的至少一部分能够按照以上所讨论的方法进行至少部分地定向。在液晶材料的至少一部分的聚合后，在表面的至少一部分上具有包括至少部分地有序化液晶材料和至少一种至少部分地定向光致变色-二色性化合物的至少部分涂层的该光学基材能够从模具中脱出。
根据另一非限制性实施方案，包括至少部分地有序化液晶材料、但没有光致变色-二色性化合物的至少部分涂层能够按照以上所讨论的方法在光学基材的表面上形成。在从模具中脱出基材和涂层后，至少一种光致变色-二色性化合物能够浸渗到至少部分地有序化液晶材料中。
虽然在图2中未显示，另外或此外，具有至少第一总方向的取向机构能够在将液晶材料引入到模具中之前被布置在透明模具的表面的至少一部分上和/或在光学基材表面与液晶材料接触之前被布置在光学基材表面的至少一部分上。此外，根据这一非限制性实施方案，将液晶材料的至少一部分至少部分地有序化可以包括用在模具表面上的至少一种取向机构的至少一部分和/或在光学基材表面上的至少一种取向机构的至少一部分将液晶材料的至少一部分进行至少部分地定向。
虽然在这里没有限制意味，可以考虑，制造至少部分涂层的上述覆盖模塑方法能够特别用于在多焦点眼用透镜上形成涂层，或用于为需要较厚定向机构的其它应用形成至少部分涂层。
如前面所讨论，在这里公开的各种非限制性实施方案涉及显示元件和器件。此外，如前面所讨论，在这里使用的术语“显示器”意指在文字，数字，符号，设计或图画方面的信息的看得见的表示。显示元件和器件的非限制性例子包括屏幕，监视器，和安全元件。安全元件的非限制性例子包括连接到基材的至少一部分上的安全条纹和认证条纹，比如和没有限制地：出入证和通行证，例如，车票，徽章，鉴别证或会员证，借记卡等等；流通票据和非流通票据，例如，汇票，支票，债券，票据，存款单，股票，等等；政府公文，例如，货币，执照，身份证，福利卡，签证，护照，官方证书，契据等等；生活消费品，例如，软件，压缩光盘(“CD”)，数字-视频光盘(“DVD”)，电气器件，消费电子器件，体育用品，小汽车，等等；信用卡；和商品贴签，标签和包装材料。
例如，在一个非限制性的实施方案中，显示元件是连接到基材的至少一部分上的安全元件。根据这一非限制性实施方案，安全元件包括具有第一状态和第二状态的至少部分涂层，和适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，和在第一状态和第二状态中的至少一种状态中线性地偏振至少所透过的辐射。适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态和在第一状态和第二状态中的至少一种状态中线性地偏振至少所透过的辐射的至少部分涂层以及制造它的方法的非限制性例子已经在以上详细地描述。
根据这一非限制性实施方案，安全元件能够是安全条纹和/或认证条纹。此外，安全元件能够连接到选自透明基材和反射基材中的基材的至少一部分上。另外地，根据需要反射基材的某些特定的非限制性实施方案，如果基材对于预定应用不是反射性或充分反射性的，反射材料能够在施涂安全条纹之前首先被施涂于基材的至少一部分上。例如，反射性铝涂层能够在基材上形成安全元件之前被施涂于基材的至少一部分上。更进一步，安全元件能够连接到基材的至少一部分上，所述基材选自未着色的基材，着色的基材，光致变色基材，着色的光致变色基材，线性偏振基材，圆形偏振基材和椭圆形偏振基材。
另外，根据上述非限制性实施方案的至少部分涂层能够包括在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比的至少一种光致变色-二色性化合物。根据在这里公开的其它非限制性实施方案，至少一种光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。根据仍然其它非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够在活化状态下具有根据池法测定的在1.5-50范围内的平均吸收比。根据其它非限制性实施方案，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物能够在活化状态下，根据池法测定，具有从4至20的平均吸收比，能够进一步具有从3至30的平均吸收比，和能够更进一步具有从2.5至50的平均吸收比。然而，一般而言，至少一种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的平均吸收比能够是足以为器件或元件赋予所需性能的任何平均吸收比。以上详细地描述了适合与这一非限制性实施方案相结合使用的光致变色-二色性化合物的非限制性例子。
此外，根据上述非限制性实施方案的安全元件能够进一步包括一个或多个其它涂层或片，以便形成按照在US专利6,641,874中所述的具有视角依赖性的特征的多层反射安全元件，该专利因此被特意引入这里供参考。例如，一个非限制性实施方案提供连接到基材的至少一部分上的安全元件，它包括在基材的至少一部分上的至少部分涂层，该至少部分涂层应当具有第一状态和第二状态且适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，和在第一状态和第二状态中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射；以及至少一种附加的至少部分涂层或片材，该涂层或片材选自偏振涂层或片材，光致变色涂层或片材，反射涂层或片材，着色的涂层或片材，圆形偏振涂层或片材，阻隔涂层或片材(即，延迟或阻止传播辐射通过的涂层或片材，和宽视角涂层或片材(即，增强视角的涂层或片材)。此外，根据这一非限制性实施方案，至少一种附加的至少部分涂层或片材能够位于具有第一状态和第二状态的至少部分涂层之上或在其之下，或多层涂布和/或片材能够位于这一涂层之上和/或之下。
其它非限制性实施方案提供液晶池，它可以是显示元件或器件，包括具有第一表面的第一基材和具有第二表面的第二基材，其中第二基材的第二表面与第一基材的第一表面相对并以一定距离间隔，从而确定开口的区域。此外，根据这一非限制性实施方案，适于至少部分地有序化的液晶材料适于至少部分地定向并在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比的至少一种光致变色-二色性化合物位于由第一表面和第二表面所确定的开口区域之内以形成液晶池。
此外，根据这一非限制性实施方案，第一和第二基材能够独立地选自未着色的基材，着色的基材，光致变色基材，着色的光致变色基材，和线性偏振基材。
根据在这里公开的各种非限制性实施方案的液晶池能够进一步包括与第一表面相邻的第一取向机构和与第二表面相邻的第二取向机构。如前面所讨论，有可能利用取向的表面来定向液晶材料。因此，根据这一非限制性实施方案，液晶池的液晶材料的至少一部分能够用第一和第二取向机构的至少一部分来至少部分地定向。
更进一步，第一电极能够与第一表面的至少一部分相邻，第二电极能够与第二表面的至少一部分相邻，和液晶池能够形成电路的至少一部分。此外，如果存在取向机构(如以上所讨论)，电极能够插入在取向机构和基材的表面之间。
另外，根据在这里公开的各种非限制性实施方案的液晶池能够进一步包括连接到第一基材和第二基材之中的至少一种的表面的至少一部分上的选自线性地偏振涂层或片材，光致变色涂层或片材，反射涂层或片材，着色的涂层或片材，圆形偏振涂层或片材，椭圆形偏振涂层或片材，延迟涂层或片材，和宽视角涂层或片材中的至少部分涂层或片材。
在这里公开的其它非限制性实施方案提供光学元件，它包括基材和在基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层，该至少部分涂层包括：具有贯穿至少部分涂层的整个厚度进行螺旋形排列的分子的手性向列型或胆甾醇型液晶材料，和至少一种光致变色-二色性化合物，后者用液晶材料至少部分地定向以使光致变色-二色性化合物的分子的长轴总体上平行于液晶材料的分子。根据这一非限制性实施方案，至少部分涂层应当在至少一种状态下圆形地偏振或椭圆形地偏振。
在这里公开的各种非限制性实施方案现在下面非限制性实施例中进行举例说明。
实施例
实施例1
如下制备样品基材，它具有连接到基材上的包括定向的各向异性材料和在活化状态中至少部分地定向的光致变色-二色性化合物的涂层。如下还制备对比基材，它具有连接到基材上的包括定向的各向异性材料和在活化状态中至少部分地定向的商购光致变色染料的涂层。
部分A：各向异性材料的溶液的制备
在表I中列出的液晶单体中的每一种在搅拌下按照所列出的顺序被添加到烧杯中：
表I：
| 液晶单体 | 量(g) |
| RM 23<sup>1</sup> | 3.25 |
| RM 257<sup>2</sup> | 3.25 |
| RM 82<sup>3</sup> | 3.25 |
| RM 105<sup>4</sup> | 3.25 |
1RM 23是从EMD Chemicals，Inc获得的液晶单体(LCM)，据报道具有C23H23NO5的分子式。
2RM 257是从EMD Chemicals，Inc获得的液晶单体(LCM)，据报道具有C33H32O10的分子式。
3RM 82是从EMD Chemicals，Inc获得的液晶单体(LCM)，据报道具有C39H44O10的分子式。
4RM 105是从EMD Chemicals，Inc获得的液晶单体(LCM)，据报道具有C23H26O6的分子式。
然后将苯甲醚(7.0克)添加到烧杯中，所得混合物被加热至60℃，加以搅拌，直到由目视观察确定固体已溶解为止。所得液晶单体溶液(LCMS)具有65％固体含量。
部分B：光致变色-二色性化合物的制备
如下制备三(3)种光致变色-二色性化合物(分别为P/D-1，P/D-2，和P/D-3)。
P/D-1
步骤1
1-苯基-1-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-丙-2-炔-1-醇(15.8g，49.4mmol)，2，3-二甲氧基-7，7-二甲基-7H-苯并[c]芴-5-醇(17.4g，54.3mmol)和氯仿(400mL)添加到装有滴液漏斗的1000mL烧瓶中并在室温下搅拌。经滴液漏斗将三氟乙酸(0.5g，4.4mmol，在20mL氯仿中)的氯仿溶液滴加到反应烧瓶中。在添加之后获得灰色。所得反应混合物回流6小时，然后在室温下搅拌一夜。氯仿溶液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，在硫酸镁上干燥和浓缩。产物从CHCl3/乙醚中重结晶。获得灰白色的固体(26.3g，产率91％)。NMR谱表明产物与3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6，7-二甲氧基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致。
步骤2
在氮气氛中在室温下，将来自步骤1的3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6，7-二甲氧基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃(12g，17.9mmol)，1-(4-羟苯基)哌嗪(9.56g，53.7mmol)和THF(200mL)添加到装有滴液漏斗的1升烧瓶中，随后搅拌。经由滴液漏斗将甲基锂在乙醚(67mL)中的1.6M溶液缓慢地和小心地添加进去。当混合物开始沸腾时，偶尔使用冰浴。在甲基锂的添加过程中和之后，在烧瓶内形成大量的沉淀物。在甲基锂的添加之后三十分钟，将反应混合物倾倒在含有3L的冰水的4L烧杯中。通过添加3N HCl将碱性混合物酸化到约4的pH值。所形成的沉淀物通过真空过滤来收集，溶于氯仿中，在硫酸镁上干燥，浓缩和快速色谱分离。作为产物获得灰色固体(12.6g，产率86％)。NMR谱表明，所得产物具有与3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-羟苯基)-哌嗪-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
步骤3
将来自步骤2的3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-羟苯基)-哌嗪-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃(0.67g，0.82mmol)，4-正辛基氧基联苯基-4′-羧酸(0.296g，0.9mmol)，二环己基碳化二亚胺(0.19g，1mmol)，4-(二甲基氨基)-吡啶(0.01g，0.08mmol)和二氯甲烷(10mL)添加到烧瓶中并在室温下搅拌24小时。所产生的固体由过滤除去，剩余溶液进行浓缩。所得固体粗产物由快速色层分离法(2/8乙酸乙酯/己烷，体积比)提纯。回收的固体通过溶解在CHCl3中来进一步提纯，从甲醇中沉淀得到灰紫色固体(0.81g，产率88％)。
NMR谱表明，所得产物具有与3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4′-辛基氧基-联苯基-4-羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
P/D-2
步骤1
将4-羟基苯甲酸(45g，0.326mol)，十二烷基苯磺酸(2滴)和乙醚(500mL)添加到烧瓶中，在室温下搅拌。经滴液漏斗在30分钟间隔内将净二氢吡喃(DHP)(35mL，0.39mol)滴加进去，形成白色晶状沉淀物。所得悬浮液搅拌一夜，由真空过滤收集沉淀物。回收白色固体产物(41g)。NMR谱表明所得产物具有与4-(2-四氢-2H-吡喃氧基)苯甲酸一致的结构。
步骤2
使用以上对于P/D-1所述的程序，不同的是在P/D-1的程序的步骤3中使用以上步骤1的产物代替4-正辛基氧基联苯基-4′-羧酸，在硅胶上的快速色谱分离法没有用于产物提纯。事实上，产物通过溶解于氯仿中和随后从甲醇中沉淀的技术来提纯。NMR谱表明，最终产物，黑色固体，具有与3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(2-四氢-2H-吡喃氧基)苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
步骤3
将步骤2的产物(11g)，对-甲苯磺酸吡啶鎓盐(0.27g)，乙酸乙酯(250mL)和甲醇(40mL)添加到反应烧瓶中和回流24小时。所得反应混合物用水萃取，在硫酸镁上干燥，浓缩和使用3/7(体积/体积)乙酸乙酯/己烷作为洗脱剂进行快速色谱分离。将回收的固体添加到含有氯仿(50mL)的烧瓶中，搅拌30分钟，然后从甲醇(8.32g)沉淀。
步骤4
将步骤3的产物(1g，1.1mmol)，2-氟苯甲酰氯(0.5g，3.2mmol)和吡啶(20mL)添加到反应烧瓶中和在室温下搅拌4小时。将所得混合物倾倒在含有300mL的水的烧杯中。所得沉淀物通过真空过滤来收集，溶于氯仿中，在硫酸镁上干燥，浓缩和使用洗脱剂2/8(体积/体积)乙酸乙酯/己烷从硅胶上进行快速色谱分离。回收的固体通过溶解在CHCl3中来进一步提纯，从甲醇中沉淀得到灰色固体(0.99g)。
NMR谱表明，最终产物，紫色固体，具有与3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(2-氟苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
P/D-3
步骤1
将4-羟基哌啶(19.5g，0.193mol)，2，3-二甲氧基-7，7-二甲基-7H-苯并[c]芴-5-醇(41.17g，0.128mol)和THF(300mL)添加到装有鼓泡器的2升圆底烧瓶中和在室温下磁力搅拌。在氮气氛中经由滴液漏斗将在THF中的3M甲基Grignard试剂的溶液(171mL，0.514mmol)缓慢地添加到混合物中。所得混合物浓缩成粘性油。粘性油在回流下保持和搅拌5天。薄层色谱表明2种产物存在于反应中。将所得反应混合物倾倒在含有水(1000mL)的烧杯中，用HCl(3N)到4-6的pH值，用乙酸乙酯萃取和使用2∶8(体积∶体积)乙酸乙酯∶己烷作为洗脱剂进行快速色层分离。两种产物作为白色固体来收集和获得。NMR谱表明主要产物具有与7，7-二甲基-3-甲氧基-7H-苯并[c]芴-2，5-二醇一致的结构和次要产物具有与7，7-二甲基-3-甲氧基-3-(4-羟基哌啶-1-基)-7H-苯并[c]芴-5-醇一致的结构。
步骤2
将来自步骤1的7，7-二甲基-3-甲氧基-7H-苯并[c]芴-2，5-二醇(5.1g)，1-苯基-1-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-丙-2-炔-1-醇(5.1g)，对-甲苯磺酸吡啶鎓盐(0.2g)，原甲酸三甲基酯(4g)和氯仿(100mL)添加到反应烧瓶中和在室温下搅拌一个周末。反应混合物然后浓缩和使用2∶8(体积∶体积)乙酸乙酯∶己烷作为洗脱剂来进行快速色谱分离。回收灰色固体(9.1g)。NMR谱表明所得产物具有与3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-羟基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
步骤3
使用P/D-1步骤3的程序，不同的是：使用以上步骤2的产物代替P/D-1的步骤2的产物；使用4-(2-四氢-2H-吡喃氧基)苯甲酸(P/D-2，步骤1)代替4-正辛基氧基联苯基-4′-羧酸；且在硅胶上的快速色谱分离法没有用于产物提纯。事实上，产物利用溶解于氯仿中和随后从甲醇中沉淀的技术来提纯。
步骤4
使用以上步骤3的产物，依次按照P/D-2步骤3和4的程序。NMR谱表明，最终产物，蓝色固体，具有与3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分C：涂料组合物的制备
在制备之后，光致变色-二色性化合物中的每一种(P/D-1到P/D-3)用来按下面所述方法制备含有光致变色-二色性化合物和来自部分A的LCMS的涂料组合物(在下面的表II中表示为涂料No.1-3，这分别对应于P/D-1至P/D-3)。另外，通过使用Photosol 0265(它从PPG Industries商购和据报道是1，3，3，4，5(或1，3，3，5，6)-五甲基-螺[二氢吲哚-2，3-[3H]萘并[2，1-b][1，4]噁嗪)和来自部分A的LCMS来制备涂料组合物(在表1中表示为涂料No.4)。
通过将一定用量的光致变色-二色性化合物添加到在部分A中制备的LCMS中来制备各种涂料组合物，该用量是为了得到具有以下wt％(以涂料溶液的总固体为基础计)的涂料组合物所需要的：4.0％的光致变色-二色性化合物；1.0％的Irgacure 819，从Ciba-Geigy Corporation获得的光引发剂；1.0％的TINUVIN-144，Ciba-Geigy的涂料用的光稳定剂；和0.5％的表面活性剂，它由BYK Chemie，USA作为添加剂所销售。
部分D：用取向机构定向的有涂层基材的制备
步骤1
十(10)个尺寸为2″×2″×0.25″(5.08cm×5.08cm×0.635cm)的方形试验基材，每一个是从
单体或TRIVEXTM牌透镜材料(两者都可从PPG Industries，Inc商购)制备。这些试验基材在表II中表示为基材样品No.1x-10x，其中对于从单体制得的基材而言x＝“A”和对于从TRIVEXTM牌透镜材料制得的基材而言x＝“B”。一个试验基材(表示为基材样品No.11C)是1.5mm×76mm直径平的(piano)GENTEXTM聚碳酸酯透镜(它可从Gentex Optics获得)。全部上述基材通过用液体皂和水洗涤，用去离子水漂洗，随后用异丙醇漂洗。用于部分E中的如下所述磁力定向程序中的两个(2)的试验基材(在表II中标记为基体样品No.9A&10A)进一步在超声波浴中用12.5wt％氢氧化钠清洗30分钟，然后用去离子水漂洗。全部的已清洗的基材进行干燥，然后在100毫升(mL)/分钟的氧气流速下在100瓦功率下用氧等离子体处理一分钟。
基材样品No.9A&10A也通过将US专利6,150,430的粘合剂层形成用组合物经过10秒施涂于在1500rpm旋转的基材上来用粘合剂层形成用组合物进行处理。在施涂后，粘合剂层形成用组合物在从DymaxCorp.商购的
5000-EC UV光源中，与光源有4英寸的距离，固化10秒。以这一方式处理过的试验基材在表1中确定为(磁性)。
步骤2
在根据步骤1的制备之后，按以下方法，在基材样品No.1x-8x，和11C的每一个的表面的至少一部分上形成取向机构。作为StaralignTM2200CP4溶液从Huntsman Advanced Materials商购的光可取向的聚合物网络的溶液，它的标识据报告指在环戊烷中的4wt％，按照以上所述方法，经2-3秒分配到试验基材的每一个上。当StaralignTM溶液分配到基材上之后，基材样品No.1x-8x在800转/分下旋转约2-3分钟，而基材样品No.11C在500转/分下旋转3分钟。然后，将每一个基材在已维持在130℃的烘箱中放置20到30分钟。
在将光可取向的聚合物网络施涂到基材样品No.1x-8x和11C上后，光可取向的聚合物网络的至少一部分可通过，在使用ElectronicInstrumentation and Technology，Inc的UV Power PuckTMelectro-optic辐射计所测量的18毫瓦/cm2的UVA(320-390nm)的峰强度下，对于基材样品No.11C曝露于线性偏振的紫外光达1分钟和对于全部其它基材曝露于线性偏振的紫外光达2分钟，来至少部分地有序化。紫外光的光源是BLAK-RAY Model B-100A长波UV灯。在将光可取向的聚合物网络的至少一部分有序化后，基材被冷却到室温和保持被覆盖状态。
步骤3
按以下方法，通过使用以上在部分C中制得的涂料组合物的一种，在以上部分D的步骤1和2中制得的基材样品No.1x-8x，11C上形成样品涂层No.1-4。为了形成各涂层，利用旋涂法将合适的涂料组合物施涂于在这些基材中的一个(如在表II中所指明)的表面上的取向机构的至少一部分之上。更具体地说，将大约1mL的涂料组合物分配到作为基材的取向机构的至少一部分上，以及，在对于除基材样品No.11C(它在300-400转/分下旋转4-6分钟)之外的全部基材样品在500转/分下旋转3分钟之前，将任何过量组合物排放掉。在涂敷涂料组合物后，将基材在55℃烘箱中放置长达20-50分钟以使液晶材料的至少一部分和光致变色-二色性化合物的至少一部分定向。
在定向后，至少部分涂层通过按照以下方法，使用从EdmundIndustrial Optics获得的两种横向偏振膜(#45669)测试定向。涂敷基材放置在交叉的偏振膜之间，这样涂敷基材与膜的至少一种平行。透过这一取向的可见光会减少。当在经由这一构型观察可见光源的同时两个偏振片中的一个沿顺时针方向或或逆时针方向旋转45度时，通过观察到透射可见光的增加来验证至少部分定向。
在验证至少部分定向后，通过用截止滤光器(筛选除去低于390纳米的紫外线波长)覆盖涂敷基材，让截止滤光器在涂敷基材表面之上约1mm处，来将至少部分涂层中的每一个固化。将所得组装件放置于紫外线传送带固化操作线(从Eye Ultraviolet，Inc获得)上并在两个10英寸长度的“D型”400瓦特/英寸碘化铁掺杂汞灯的下方在三英尺/分钟的速度下输送，一个灯位于传送带上方2.5英寸处和另一个灯位于传送带上方6.5英寸处。在固化操作线中，UVA(320到390nm)的峰强度是0.239瓦/cm2和UVV(395到445nm)的峰强度是0.416瓦/cm2，通过使用UVPower Puck电光学辐射计测量。UV传送带固化操作线具有氮气氛，其中氧含量低于100ppm。
部分E：通过曝露于磁场的有序化涂层的制备
涂有以上在部分D中描述的粘合剂层的样品基材No.9A和10A用于这一部分E。按照用于样品基材No.11的部分D的程序，在基材No 9A和10A上分别形成涂料组合物2和3的涂层，不同的是在涂料组合物的施涂之后和在固化之前，将涂敷过的基材放置温度控制的加热板8上，后者在温度控制的红外灯下方的8英寸处并在以11厘米距离分开的0.35Tesla磁铁的北极和南极之间。两温度控制器设定维持大约55到60℃的温度。涂敷基材在这些条件下保持10到15分钟和随后按照在部分D中所述方法加以固化。
实施例2：
通过使用如下所述的覆盖模塑(overmold)方法制备具有至少部分涂层的眼用基材。
步骤1
按照实施例1的部分A和C的程序形成覆盖模塑涂料组合物，不同的是在添加约2wt％(基于总重量)的P/D-3之前在涂料组合物中的基本上全部溶剂通过喷射空气来除去，生产覆盖模塑涂料组合物。
步骤2
按照在实施例1的部分D、步骤1的程序来清洗由
单体制备的六个基础透镜，不同的是在用氧等离子体处理之前透镜在100℃的烘箱中干燥10分钟。
步骤3
按照实施例1的部分D、步骤2的程序来形成取向机构，它包括在透镜表面上和在玻璃模具上的至少部分地有序化光可取向的聚合物网络的涂层，不同的是使用暴露于线性偏振的紫外光的90秒时间。
步骤4
在按照以上所述方法形成取向机构后，将玻璃模具放置在平整表面上让取向机构面向上。将足以覆盖模具表面的那一用量的覆盖模塑溶液倾倒在模具的中心。将特氟隆环形套筒放置于模具边缘上用作间隔片。将透镜与模具邻近放置以使在透镜上的取向机构接触覆盖模塑溶液，覆盖模塑溶液铺展开以填充在透镜和模具之间的区域。采用夹具形成组装件，后者在45℃的烘箱中放置30分钟以便让液晶材料与取向机构至少部分地定向。其后，将组装件放置于已描述在实施例1的步骤3、部分D中的紫外线传送带固化操作线上。在固化之后，从模具中取出涂敷透镜。通过使用以上在实施例1的步骤3、部分D中描述的交叉偏振膜检查涂敷透镜，观察涂层的定向。对涂层进行吸收比测量(如下所述)和观察二色性。
如下测定覆盖模塑涂层的厚度。从透镜获得两个截面，一个接近透镜的中心和另一个接近透镜的外边缘。横截面用1.550折光指数液体涂敷，放置在载玻片上和用盖玻片覆盖。通过使用Leitz偏光显微镜和Spot数字式摄象机进行涂层厚度的测量。以这一测量为基础，涂层被测得在透镜中心附近具有从127+/-5微米到130+/-5微米的厚度和在透镜外边缘附近具有从118+/-5微米到120+/-5微米的厚度。
实施例3
光具座用来按照以下方法对于在以上实施例1和2中制备的有涂层样品中的每一个测量平均吸收比。将涂敷样品的每一个放置在具有以30°-35°入射角入射到涂敷基材表面上来定位的活化光源(Oriel Model66011 300-瓦特氙弧灯，该灯装有：Melles Griot 04 IES 211高速计算机控制的快门，所述快门在数据收集过程中暂时关闭从而不让杂散光干涉数据收集过程，可除去短波长辐射的Schott 3mm KG-2带通滤光片，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。
用于监测响应测量的宽带光源按照垂直于涂敷基材表面的方式放置。通过用分开末端的、分叉的纤维光缆单独收集并合并来自100-瓦特卤钨灯(由Lambda UP60-14恒压电源控制)的过滤光来获得较短可见光波长的增加信号。来自卤钨灯的一侧的光用Schott KG1滤光片过滤以吸收热量和用Hoya B-440滤光片过滤以便让较短波长通过。灯光的另一侧用Schott KG1滤光片过滤或未过滤。通过将来自灯的每一侧的光聚焦到分开末端的、分叉的纤维光缆的单独端上，和随后汇聚成从电缆的单一端射出的单一光源来收集光。将4”光管附装于光缆的单一端以确保适当的混合。
让来自光缆的单一端的光通过保持在计算机驱动的、马达带动的旋转阶段(Polytech，PI的Model M-061-PD)中的Moxtek，Proflux偏振器来实现光源的线性偏振化。设定监测光束以使一个偏振平面(0°)垂直于光具座台的平面和第二偏振平面(90°)平行于光具座台的平面。样品在由实验室空调系统或温度控制空气室所维持的室温(73°F±5°F)下的空气运转。
为了进行该测量，涂敷基材曝露于来自活化光源的6.7W/m2的UVA达5-15分钟以活化光致变色-二色性化合物。具有检测器系统(ModelSED033检测器，B滤光片，和散射器)的International Light Research辐射计(IL-1700型)用于验证在各试验前的曝光。然后让在0°偏振平面上偏振的来自监测光源的光通过涂敷样品和聚焦到2″积分球上，后者使用单功能纤维光缆连接到Ocean Optics 2000分光光度计。在通过样品后的光谱信息通过使用Ocean Optics OOIBase 32和OOIColor软件，以及PPG专有软件来收集。在光致变色-二色性材料被活化的同时，偏振片材的位置来回旋转从而将来自监测光源的光偏振到90°偏振平面并回来。在活化过程中以3秒的间隔收集数据。对于各试验，偏振片的旋转按照下面偏振平面顺序被调节到所收集的数据：0°，90°，90°，0°等。
获得吸收光谱并使用Igor Pro软件(可从WaveMetrics获得)分析各涂敷基材。通过扣除在各试验波长下的0时间(即未活化的)吸收测量值，来计算对于各涂敷基材在吸收率上的变化。平均吸收率值在活化曲线(profile)的区域中获得，其中通过将在这一区域中在每次间隔对于各涂敷基材所取得的吸收率平均化(选取的各波长在5-100个数据点上平均化)，光致变色响应对于各涂敷基材都是饱和或几乎饱和(即，吸收率不提高或不随时间推移而显著提高的区域)。对于0°和90°偏振化求出在与λmax-vis+/-5nm对应的预定波长范围内的平均吸收率值，然后，在这一范围内各波长的吸收比通过将较大平均吸收率除以小的平均吸收率来计算。对求出的各波长，将5到100个数据点进行平均化。然后通过将这些各自吸收比平均化来计算样品的平均吸收比。
对于表II中列出的各样品基材，上述程序进行两次。平均吸收比的列表数值代表了从这两轮试验获得的结果的平均值。
表11：
实施例4
每一种光致变色-二色性化合物P/D-1至P/D-3的平均吸收比，以及从PPG Industries，Inc.商购的和据报道是1，3，3，4，5(或1，3，3，5，6)-五甲基-螺[二氢吲哚-2，3-[3H]萘并[2，1-b][1，4]噁嗪的PhotosolTM0265(“对比化合物”)的平均吸收比，通过使用池法测定。根据池法，使用光具座和以上在实施例3中所述用于测量涂层的平均吸收比的程序，不同的是将含有被试验化合物和液晶材料的池组装体(如下所述)放置在光具座(而不是涂敷基材)上。
具有下列构型的池组装体是从Design Concepts，Inc获得的。每一个池组装件由用具有20微米+/-1微米的直径的玻璃珠间隔体以一定距离间隔的两个相对的玻璃基板形成。每一个玻璃基板的内表面在其上具有取向聚酰亚胺涂层，后者用于液晶材料的定向，如以下所讨论。玻璃基板的两个相对边缘用环氧密封剂密封，让剩下的两个边缘处于开口状态以便填充。在池组装体的两个玻璃基板之间的缝隙中填充有含有试验材料(即光致变色-二色性化合物(P/D-1到P/D-3)或对比化合物)中的一种的液晶溶液。通过按照在表III中列出的wt％混合下面组分，如果需要的话进行加热，溶解试验材料，来形成液晶溶液。
表III：
| 组分 | wt％ |
| Licristal <sup>TM</sup> E7 | 97-99.5 |
| 试验材料 | 0.5-3 |
对于各试验材料，上述程序进行至少两次。
平均吸收比的列表数值代表了从各轮试验获得的结果的平均值。这些试验的结果给出在下面的表IV中。
表IV：
| 实施例No | 波长范围λ<sub>max-vis(nm)</sub>+/-5nm | 平均吸收比率(AR) |
| 对比例 | 623+/-5nm | 2.3 |
| P/D-1 | 497+/-5nm | 6.3 |
| P/D-2 | 497+/-5nm | 5.8 |
| P/D-3 | 639+/-5nm | 5.9 |
实施例5
在下面表V中的光致变色-二色性化合物的平均吸收比按照以上所述方法来测定。本领域中的技术人员将会认识到，根据在这里公开的教导和实施例，采用为本领域中技术人员所熟知的适当改进，可以制备出在表V中列出的化合物。此外，本领域中的技术人员会认识到，对于所公开的方法以及其它方法的各种改进能够用于制造在表V中列出的命名化合物。
表V：
| 化合物名称 | 波长范围λ<sub>max</sub>(nm)(+/-5nm) | 平均吸收比率(AR) | |
| 3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基-茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 590 | 2.0 | |
| 3-苯基-3-(4-([1，4′]双哌啶基-1′-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-([1，4′]双哌啶基-1′-基)茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 513 | 3.4 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰基氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 503 | 3.9 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4′-辛氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 499 | 4.1 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基一苯基氨基甲酰基)-哌啶-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基-哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 506 | 5.0 | |
| 3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃-7-基)-哌啶-1-基)氧基羰基)苯基)苯基)羰基氧基)-茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃 | 628 | 4.8 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 502 | 6.0 | |
| 3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基]-13-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基]-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 529 | 3.3 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-)茚并[2′，3′：3，4]萘并(1，2-b]吡喃 | 507 | 6.0 | |
| 3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己氧基苯基羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 496 | 5.8 |
| 3-苯基-3-(4-(4-甲氧基苯基)-哌嗪-1-基))苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(3-苯基丙-2-炔酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 499 | 6.3 |
| 3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13-羟基-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 629 | 6.3 |
| 3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 646 | 6.4 |
| 3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 499 | 5.4 |
| 2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-甲氧基羰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃 | 571 | 2.7 |
| 2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-丁基-苯基))氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃 | 590 | 4.0 |
| 2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃 | 566 | 3.9 |
| 2-苯基-2-{4-(4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-苯并呋喃并[3′，2′：7，8 ]苯并[b]吡喃 | 583 | 4.2 |
| 2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-苯并噻吩并[3′，2′：7，8]苯并[b]吡喃 | 510 | 4.1 |
| 1，3，3-三甲基-6′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]，噁嗪] | 590 | 6.0 |
| 1，3，3-三甲基-6′-(4-[N-(4-丁基苯基)氨基甲酰基]-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b] [1，4]噁嗪] | 590 | 7.8 |
| 3-苯基-3-(4-吡咯烷基苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(4-(6-(4-(4-(4-壬基苯基羰基氧基)苯基)氧基羰基)苯氧基)己氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃 | 627 | 6.5 |
| 1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]-噁嗪] | 586 | 8.3 |
| 1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-羟苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪] | 587 | 7.0 |
实施例6：
如下制备根据在这里公开的各种非限制性实施方案的电光池组装件。
步骤1
使用从Delta Technologies，Limited获得的在一个表面上有氧化铟锡(“ITO”)涂层的尺寸为25×50×1.1mm的未抛光的浮法玻璃载物片，Rs≤100Ω。两个载物片的涂有ITO的表面进一步涂敷如下制备的聚酰亚胺涂料溶液。在表VI中列出的组分按照所列出的顺序被添加到烧杯中。添加全部的组分，所得组合物被混合到组分溶解为止。
表VI：
| 组分 | 重量(克) |
| P12255<sup>(1)</sup> | 80 |
| 3-乙氧基丙醇 | 80 |
| NMP<sup>(2)</sup> | 320 |
(1)从Du Pont获得的聚酰亚胺。
(2)N-甲基吡咯烷酮。
通过旋涂法将聚酰亚胺涂料溶液施涂于玻璃载物片的有ITO涂层的表面上。将1.5毫升(mL)的涂料溶液分配到玻璃载物片上，后者在1000rpm下旋转90秒。
步骤2
步骤1的有涂层的载物片在130℃下保持15分钟，在此之后温度提高至250℃并在这一升高的温度下保持至少90分钟。移走载物片，冷却到室温。
步骤3
将步骤2的有涂层的载物片放入储器中让有涂层侧向上。有涂层载物片的表面用绒刷在纵向上温和地刷几次，以除去任何污物。然后，有涂层的载物片被刷十次以上，通过施加足够压力以便在涂层中形成平行痕迹(groves)。经直径20微米的玻璃球施加于有涂层的载物片的一个之上，以便当放置另一种有涂层的载物片以形成各载物片的一部分在另一个载物片上延伸的一种平行摩擦池时用作间隔体，这样可以电连接到各载物片上。所形成的电光学池组装体被夹紧。
步骤4
步骤3的电光池组装体的长边缘用Devon Epoxy Glue涂敷，该组分预先已按1∶1比率混合。涂过胶的电光池组装体在室温下放置一个小时，然后在至少100℃下加热至少一小时。
步骤5
使用毛细管施加光致变色液晶涂料溶液，在步骤4的电光池组装体中填充光致变色液晶涂料溶液，直至池组装体填满为止。通过将少量的P/D-3添加到从EMI ndustries获得的几滴LicristalTM E7中来制备光致变色液晶溶液。
实施例7：
如下测定实施例4的电光池组装件的平均吸收比。前述光具座用导电性电光池安装器件来调节，该器件用于将电光池固定就位和让由Lambda Model LLS5018电源施加的8伏直流电流穿过它。按照实施例3的程序(不同的是有下面变化)，调节好的光具座用于获得响应测量值和推导出在电光学池组装体中所用的LicristalTME7液晶溶液中P/D-3的吸收度比值。
在没有施加电流的情况下电光学池组装体活化10分钟，测定平均吸收比。在仍然被过滤的氙灯光活化的同时对电光学池组装体施加8伏DC电流达另外10分钟，再次测定平均吸收比。
结果列在表VII中。
表VII：
| 电压状态 | 测量AR时的最高吸收峰的波长 | 平均吸收比率 |
| 没有电压 | 501 | 3.4 |
| 没有电压 | 647 | 5.3 |
| 有电压 | 501 | 1.7 |
| 有电压 | 647 | 1.5 |
表VII的结果表明，在曝露于光致变色活化辐射但没有施加电压时，电光池组装体在501-647nm的波长范围中显示出3.4-5.3的吸收比，电压(8伏特的直流电)的施加会引起在继续曝露于光致变色活化辐射的同时在相同的波长范围中平均吸收比降至1.7-1.5。
应当理解的是，所给出的叙述仅仅举例说明与清楚理解本发明有关的本发明各个方面。为了简化本发明的叙述，为本领域中技术人员熟悉的和因此不促进对本发明的理解的本发明某些方面没有在这里给出。虽然本发明已经就某些实施方案进行了描述，但是本发明不局限于所公开的具体实施方案或实施例，而是希望覆盖在由所附权利要求定义的本发明精神和范围内的全部改进形式。
Claims (47)
1. 包括连接到基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层的光学元件，该至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态，响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括至少一种至少部分地定向的热可逆光致变色-二色性化合物，所述至少一种光致变色-二色性化合物包括：(a)选自吡喃，噁嗪和俘精酸酐中的至少一种光致变色基团PC；和(b)连接于该至少一种光致变色基团上的至少一种延长剂L，其中延长剂由下面通式I表示：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d′-[Q2-[S3]e]e′-[Q3-[S4]f]f′-S5-P I
其中，
-各Q1，Q2和Q3独立地在各情况下选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳族基，未被取代的或取代的脂环族基团，未被取代的或取代的杂环基团，和它们的混合基团；
-各S1，S2，S3，S4和S5在各情况下独立地选自下列这些的间隔单元：
(1)-(CH2)g-，-(CF2)h-，-Si(CH2)g-，-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在各情况下独立地选自1到20；h选自1到16；
(2)-N (Z)-，-C (Z)＝C (Z)-，-C (Z)＝N-，-C (Z′)-C (Z′)-，其中Z在各情况下独立地选自氢，C1-C6烷基，环烷基和芳基，和Z′在各情况下独立地选自C1-C6烷基，环烷基和芳基；和
(3)-O-，-C(O)-，-C≡C-，-N＝N-，-S-，-S(O)-，-S(O)(O)-，直链或支化C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未被取代的，被氰基或卤素单取代，或被卤素多取代；
条件是当两个包括杂原子的间隔单元联接在一起时该间隔单元在联接时要求杂原子不直接联接于彼此之上以及当S1和S5分别地联接到PC和P上时，它们在联接时要求两个杂原子不直接联接于彼此之上；
-c，d，e和f各自独立地选自1-20中的整数，包括端值；
-d′，e′和f′各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少1；和
-P选自：氮丙啶基，氢，羟基，芳基，烷基，烷氧基，氨基，烷基氨基，烷基烷氧基，烷氧基烷氧基，硝基，多烷基醚，(C1-C6)烷基(C1-C6)烷氧基(C1-C6)烷基，多亚乙基氧基，多亚丙基氧基，亚乙基，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，2-氯丙烯酸酯，2-苯基丙烯酸酯，丙烯酰基亚苯基，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-氯丙烯酰胺，2-苯基丙烯酰胺，环氧，异氰酸酯，硫醇，硫异氰酸酯，衣康酸酯，乙烯基醚，乙烯基酯，苯乙烯衍生物，硅氧烷，主链和侧链液晶聚合物，液晶基团，乙亚胺衍生物，马来酸衍生物，富马酸衍生物，未被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，和选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团和它们的混合基团中的取代和未被取代的手性和非手性一价或二价基团，其中取代基独立地选自烷基，烷氧基，氨基，环烷基，烷基烷氧基，氟烷基，氰基烷基，氰基烷氧基和它们的混合基团。
2. 权利要求1的光学元件，其中所述至少一种延长剂L经由R1表示的至少一种基团间接地键接于该至少一种光致变色基团PC上，其中R1在各情况下独立地选自：
(i)氢，C1-C12烷基，C2-C12烷叉基，C2-C12次烷基，乙烯基，C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，卤素，以及未被取代的或被C1-C12烷基和C1-C12烷氧基中的至少一种基团单取代的苄基；
(ii)在对位上被选自下列基团中的至少一种取代基单取代的苯基：C1-C7烷氧基，直链或支链C1-C20亚烷基，直链或支链C1-C4聚氧化亚烷基，环状C3-C20亚烷基，亚苯基，亚萘基，C1-C4烷基取代的亚苯基，单-或多-脲烷(C1-C20)亚烷基，单-或多-酯(C1-C20)亚烷基，单-或多-碳酸酯(C1-C20)亚烷基，多亚硅烷基，多亚硅氧烷基和它们的混合物，其中至少一种取代基连接到光致变色材料的芳基上；
(iii)-CH(CN)2和-CH(COOX1)2，其中X1选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂，H，未被取代的或被苯基单取代的C1-C12烷基，被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单取代的苯基(C1-C12)烷基，以及未被取代的，单-或二-取代的的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(iv)-CH(X2)(X3)，其中：
(A)X2选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基和未被取代的，单-或二-取代的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；和
(B)X3选自-COOX1，-COX1，-COX4，和-CH2OX5中的至少一种，其中：
(1)X4选自下列的至少一种：吗啉代，哌啶子基，未被取代的或被C1-C12烷基单-或二-取代的氨基，以及选自苯基氨基和二苯基氨基中的未被取代的或单或二-取代的基团，其中各取代基独立地选自C1-C12烷基或C1-C12烷氧基；和
(2)X5选自由以上通式I表示的延长剂L，氢，-C(O)X2，未被取代的或被(C1-C12)烷氧基或苯基单取代的C1-C12烷基，被(C1-C12)烷氧基单取代的苯基(C1-C12)烷基，以及未被取代的，单-或二-取代的芳基，其中各芳基取代基独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(v)未被取代的，单-，二-，或三-取代的芳基；9-久洛尼定基；或选自吡啶基、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、二氢吲哚基和芴基中的未被取代的或单-或二-取代的杂芳族基团；其中取代基在各情况下独立地选自：
(A)由以上通式I表示的延长剂L；
(B)-C(O)X6，其中X6选自下列的至少一种：由以上通式I表示的延长剂L，H，C1-C12烷氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的苯氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基，未被取代的或被C1-C12烷基单-或二-取代的氨基，以及未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的苯基氨基；
(C)芳基，卤芳基，C3-C7环烷基芳基，以及被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单-或二-取代的芳基；
(D)C1-C12烷基，C3-C7环烷基，C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基，芳基(C1-C12)烷基，芳氧基(C1-C12)烷基，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，卤代烷基，和单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基；
(E)C1-C12烷氧基，C3-C7环烷氧基；环烷氧基(C1-C12)烷氧基；芳基(C1-C12)烷氧基，芳氧基(C1-C12)烷氧基，单-或二-(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基，和单-或二-(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基；
(F)酰胺基，氨基，单-或二-烷基氨基，二芳基氨基，哌嗪基，N-(C1-C12)烷基哌嗪基，N-芳基哌嗪基，氮丙啶并，二氢吲哚并，哌啶子基，吗啉代，硫代吗啉代，四氢喹啉并，四氢异喹啉并，吡咯烷基，羟基，丙烯酰氧基，甲基丙烯酰氧基，和卤素；
(G)-OX7和-N(X7)2，其中X7选自：
(1)由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基，C1-C12酰基，苯基(C1-C12)烷基，单(C1-C12)烷基取代的苯基(C1-C12)烷基，单(C1-C12)烷氧基取代的苯基(C1-C12)烷基；C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基；C3-C7环烷基；单(C1-C12)烷基取代的C3-C7环烷基，C1-C12卤代烷基，烯丙基，苯甲酰基，单-取代的苯甲酰基，萘甲酰基或单-取代的萘甲酰基，其中苯甲酰基和萘甲酰基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基和C1-C12烷氧基；
(2)-CH(X8)X9，其中X8选自由以上通式I表示的延长剂L，H或C1-C12烷基；和X9选自由以上通式I表示的延长剂L，-CN，-CF3，或-COOX10，其中X10选自由以上通式I表示的延长剂L，H或C1-C12烷基；
(3)-C(O)X6；和
(4)三(C1-C12)烷基甲硅烷基，三(C1-C12)烷氧基甲硅烷基，二(C1-C12)烷基(C1-C12烷氧基)甲硅烷基，或二(C1-C12)烷氧基(C1-C12烷基)甲硅烷基；
(H)-SX11，其中X11选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，未被取代的或被C1-C12烷基、C1-C12烷氧基或卤素单-或二-取代的芳基；
(I)由通式i表示的含氮的环：
其中：
(1)n是选自0，1，2和3中的整数，条件是如果n是0，则U′是U，和各U在各情况下独立地选自-CH2-，-CH(X12)-，-C(X12)2-，-CH(X13)-，-C(X13)2-，和-C(X12)(X13)-，其中X12选自由以上通式I表示的延长剂L和C1-C12烷基，和X13选自由以上通式I表示的延长剂L，苯基和萘基，和
(2)U′选自U，-O-，-S-，-S(O)-，-NH-，-N(X12)-或-N(X13)-，和m是选自1、2和3中的整数；和
(J)由通式ii或iii之一表示的基团：
其中X14，X15和X16在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，苯基和萘基，或X14和X15一起形成5到8个碳原子的环；p是选自0，1或2中的整数，和X17在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基和卤素；
(vi)选自吡唑基，咪唑基，吡唑啉基，咪唑啉基，吡咯烷基，吩噻嗪基，吩噁嗪，吩嗪基和吖啶基中的未被取代的或单-取代的基团，其中各取代基独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，苯基，羟基，氨基和卤素；
(vii)由通式iv或v之一表示的基团：
其中
(A)V′独立地在各通式中选自-O-，-CH-，C1-C6亚烷基，和C3-C7亚环烷基，
(B)V独立地在各通式中选自-O-或-N(X21)-，其中X21选自由以上通式I表示的延长剂L，氢，C1-C12烷基，和C2-C12酰基，条件是如果V是-N(X21)-，V′是-CH2-，
(C)X18和X19各自独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，氢和C1-C12烷基，和
(D)k选自0，1和2，和各X20在各情况下独立地选自由以上通式I表示的延长剂L，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，羟基和卤素；
(viii)由通式vi表示的基团：
其中
(A)X22选自由以上通式I表示的延长剂L，氢和C1-C12烷基，和
(B)X23选自由以上通式I表示的延长剂L，或选自萘基，苯基，呋喃基和噻吩基中的未被取代的或单-或二-取代的基团，其中各取代基在各情况下独立地选自C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，和卤素；
(ix)-C(O)X24，其中X24选自由以上通式I表示的延长剂L，羟基，C1-C12烷基，C1-C12烷氧基，未被取代的或被C1-C12烷基或C1-C12烷氧基单取代的苯基，未被取代的或被C1-C12烷基，苯基，苄基和萘基中的至少一个单-或二-取代的氨基；
(x)-OX7和-N(X7)2，其中X7如以上所述；
(xi)-SX11，其中X11如以上所述；
(xii)由以上所述的通式iv表示的含氮的环；
(xiii)由以上所述通式v或vi之一表示的基团；和
(xiv)紧相邻的R1基团一起形成由通式vii、viii和ix之一表示的基团：
其中
(A)W和W′在各情况下独立地选自-O-，-N(X7)-，-C(X14)-，-C(X17)-，其中X7，X14，和X17如以上所述，
(B)X14，X15和X17如以上所述，和
(C)q是选自0，1，2，3和4中的整数。
3. 权利要求1的光学元件，其中所述至少一种光致变色-二色性化合物选自：
(1)3-苯基-3-(4-(4-(3-哌啶-4-基-丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基-茚并[2′，3′：3，4]-萘并[1，2-b]吡喃；
(2)3-苯基-3-(4-(4-(3-(1-(2-羟乙基)哌啶-4-基)丙基)哌啶子基)苯基)-13，13-二甲基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(3)3-苯基-3-(4-(4-(4-丁基-苯基氨基甲酰基)-哌啶-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-苯基-哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(4)3-苯基-3-(4-([1，4′]双哌啶基-1′-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-([1，4′]双哌啶基-1′-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(5)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(6)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4′-辛基氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(7)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(8)3-苯基-3-(4-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(9)3-苯基-3-(4-(4-苯基哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4′-辛基氧基-联苯基-4-羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(10)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基氧基苯基羰基氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(11)3-苯基-3-(4-(4-苯基-哌嗪-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(2-氟苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(12)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13-羟基-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(13)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(14)3-苯基-3-(4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)苯甲酰氧基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(15)3-苯基-3-(4-(4-甲氧基苯基)-哌嗪-1-基))苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(3-苯基丙-2-炔酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(16)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(17)3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基]-13-乙基-6-甲氧基-7-(4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(18)3-苯基-3-(4-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-{4-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]-哌啶-1-基}-)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(19)3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(3-苯基-3-{4-(吡咯烷-1-基)苯基}-13，13-二甲基-6-甲氧基-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃-7-基)-哌啶-1-基)氧基羰基)苯基)苯基)羰基氧基)-茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃；
(20)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-甲氧基羰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(21)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-羟基羰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(22)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-(4-苯基-(苯-1-氧基)羰基)-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(23)3-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-3-苯基-7-(N-(4-((4-二甲基氨基)苯基)二氮烯基)苯基)氨基甲酰基-3H-萘并[2，1-b]吡喃；
(24)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基1-苯基}-苯并呋喃并[3′，2′：7，8]苯并[b]吡喃；
(25)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基1-苯基}-苯并噻吩并[3′，2′：7，8]苯并[b]吡喃；
(26)7-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}-2-苯基-2-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-6-甲氧基羰基-2H-苯并[b]吡喃；
(27)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-甲氧基羰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(28)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-丁基-苯基))氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(29)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-9-羟基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(30)1，3，3-三甲基-6′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(31)1，3，3-三甲基-6′-(4-[N-(4-丁基苯基)氨基甲酰基]-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(32)1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(33)1，3，3-三甲基-6′-(4-(4-羟苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(34)1，3，3，5，6-五甲基-7′-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(35)1，3-二乙基-3-甲基-5-甲氧基-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(36)1，3-二乙基-3-甲基-5-[4-(4-十五氟庚基氧基-苯基氨基甲酰基)-苄氧基]-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(37)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(38)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-8-(N-(4-苯基)苯基)氨基甲酰基-2H-荧蒽并[1，2-b]吡喃；
(39)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-羰基甲氧基-11-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)-2H-荧蒽并[1，2-b]吡喃；
(40)1-(4-羧基丁基)-6-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-3，3-二甲基-6′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(41)1-(4-羧基丁基)-6-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-3，3-二甲基-7′-(4-乙氧基羰基)-哌啶-1-基)-螺[(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[1，2-b][1，4]噁嗪]；
(42)1，3-二乙基-3-甲基-5-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)-6′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[2，1-b][1，4]噁嗪]；
(43)1-丁基-3-乙基-3-甲基-5-甲氧基-7′-(4-(4′-己氧基-联苯基-4-羰基氧基)-哌啶-1-基)-螺[二氢吲哚-2，3′-3H-萘并[1，2-b][1，4]噁嗪]；
(44)2-苯基-2-{4-[4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-苯基}-5-甲氧基羰基-6-甲基-2H-9-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)(1，2-二氢-9H-二氧戊环[4′，5′：6，7]萘并[1，2-b]吡喃；
(45)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-丙基苯基)羰基氧基)苯基)-[1，2-二氢-9H-二氧戊环[4”，5″：6，7][茚并[2′，3′：3，4]]萘并[1，2-b]吡喃；
(46)3-苯基-3-(4-(4-甲氧基苯基)哌嗪-1-基)苯基)-13-乙基-13-羟基-6-甲氧基-7-(4-(4-己基苯基)羰基氧基)苯基)-[1，2-二氢-9H-二氧戊环[4”，5″：5，6][茚并[2′，3′：3，4]]萘并[1，2-b]吡喃；
(47)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-环己叉基-1-乙基-2，5-二氧代吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(48)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-1-(4-(4-己基苯基)羰基氧基)苯基)-2，5-二氧代吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(49)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-2-噻吩基)苯基酯；
(50)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-1-甲基吡咯-2-基)苯基酯；
(51)(4-丙基)苯甲酸4-(4-((4-金刚烷-2-叉基-2，5-二氧代-1-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基}苯基)吡咯啉-3-叉基)乙基)-1-甲基吡咯-2-基)苯基酯；
(52)(4-丙基)苯基苯甲酸4-(4-甲基-5，7-二氧代-6-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)螺[8，7a-二氢噻吩并[4，5-f]异吲哚-8，2′-金刚烷]-2-基]苯基酯；
(53)N-(4-{17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基氧基]苯基-6，7-二氢-4-甲基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(54)N-氰基甲基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-丙基苯基)哌嗪基)苯基)-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(55)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(56)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(57)N-苯基乙基-6，7-二氢-2-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]呋喃二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(58)N-氰基甲基-6，7-二氢-4-(4-(4-(4-己基苯甲酰氧基)苯基)哌嗪-1-基)苯基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(59)N-[17-(1，5-二甲基-己基)-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊[a]菲-3-基氧基羰基-6，7-二氢-2-(4-甲氧基苯基)苯基-4-甲基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(60)N-氰基甲基-2-(4-(6-(4-丁基苯基)羰基氧基-(4，8-二氧杂双环[3.3.0]辛-2-基))氧基羰基)苯基-6，7-二氢-4-环丙基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；
(61)6，7-二氢-N-甲氧基羰基甲基-4-(4-(6-(4-丁基苯基)羰基氧基-(4，8-二氧杂双环[3.3.0]辛-2-基))氧基羰基)苯基-2-苯基螺(5，6-苯并[b]噻吩二羧酰亚胺-7，2-三环[3.3.1.1]癸烷)；和
(62)3-苯基-3-(4-吡咯烷基苯基)-13，13-二甲基-6-甲氧基-7-(4-(4-(4-(4-(6-(4-(4-(4-壬基苯基羰基氧基)苯基)氧基羰基)苯氧基)己氧基)苯基)哌嗪-1-基)茚并[2′，3′：3，4]萘并[1，2-b]吡喃。
4. 权利要求1的光学元件，其中光学元件选自眼用元件，显示元件，窗口，反光镜，和有源和无源的液晶池元件。
5. 权利要求4的光学元件，其中眼用元件选自校正镜片，非校正镜片，接触透镜，眼内透镜，放大透镜，防护透镜，和面罩。
6. 权利要求4的光学元件，其中光学元件选自屏幕，监视器，和安全元件。
7. 权利要求1的光学元件，其中基材选自未着色的基材，着色的基材，光致变色基材，着色的光致变色基材和线性地偏振基材。
8. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第一状态中是非偏振的和在第二状态中是线性地偏振的。
9. 权利要求8的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第二状态中线性地偏振至少紫外线辐射。
10. 权利要求8的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第二状态中线性地偏振至少可见辐射。
11. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第一状态中是透明的和在第二状态中是有色的。
12. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第一状态中具有第一种颜色和在第二状态中具有第二种颜色。
13. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第一状态和第二状态中都线性地偏振可见辐射。
14. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层适于在第一状态中线性地偏振紫外线辐射和在第二状态中线性地偏振可见辐射。
15. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层在至少一种状态下具有1.5-50的平均吸收比。
16. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比。
17. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的大于2.3的平均吸收比。
18. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的1.5-50的平均吸收比。
19. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的2.5-50的平均吸收比。
20. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的3-30的平均吸收比。
21. 权利要求1的光学元件，其中至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物在活化状态下具有根据池法测定的4-20的平均吸收比。
22. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括至少两种至少部分地定向的热可逆的光致变色-二色性化合物，其中至少两种至少部分地定向的光致变色-二色性化合物具有下列这些之中的至少一种：互补吸收光谱和互补线性偏振状态。
23. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括包含至少部分地有序化主体相和至少部分地有序化客体相的相分离聚合物，其中至少部分地有序化客体相的至少一部分包括用至少部分地有序化客体相的至少一部分进行至少部分地定向的至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物。
24. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括包含至少一种至少部分地有序化各向异性材料和至少一种聚合物材料的互穿聚合物网络，其中至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分包括用至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分进行至少部分地定向的至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物。
25. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层进一步包括至少一种添加剂，添加剂选自染料，定向促进剂，动力学增强添加剂，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，流变性能控制剂，流平剂，自由基清除剂，和粘合促进剂。
26. 权利要求1的光学元件，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层进一步包括至少一种二色性材料，该材料选自甲亚胺类，靛类，硫靛类，部花青类，茚满类，喹啉并邻羧基苯乙酮酸染料，苝，酞吡呤，triphenodioxazines，吲哚并喹喔啉类，咪唑并三嗪类，四嗪类，偶氮和(多)偶氮染料，苯醌类，萘醌类，蒽醌和(多)蒽醌，蒽并嘧啶酮，碘和碘酸盐。
27. 权利要求1的光学元件，进一步包括位于基材的至少一个表面的至少一部分与连接到基材的至少一个表面的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层之间的至少一种底涂层。
28. 权利要求1的光学元件，进一步包括在基材表面的至少一部分上的至少一个附加的至少部分涂层，该涂层选自光致变色涂层，抗反射涂层，线性地偏振涂层，圆形地偏振涂层，椭圆形地偏振涂层，过渡涂层，底涂层，和保护涂层。
29. 制造光学元件的方法，包括：
(a)在基材的至少一部分上形成至少部分涂层；和
(b)调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态，以及在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括至少一种至少部分地定向的热可逆光致变色-二色性化合物，所述至少一种光致变色-二色性化合物包括：(a)选自吡喃，噁嗪和俘精酸酐中的至少一种光致变色基团PC；和(b)连接于该至少一种光致变色基团上的至少一种延长剂L，其中延长剂由下面通式I表示：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d′-[Q2-[S3]e]e′-[Q3-[S4]f]f′-S5-P I
其中，
-各Q1，Q2和Q3独立地在各情况下选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳族基，未被取代的或取代的脂环族基团，未被取代的或取代的杂环基团，和它们的混合基团；
-各S1，S2，S3，S4和S5在各情况下独立地选自下列这些的间隔单元：
(1)-(CH2)g-，-(CF2)h-，-Si(CH2)g-，-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在各情况下独立地选自1到20；h选自1到16；
(2)-N (Z)-，-C (Z)＝C (Z)-，-C (Z)＝N-，-C (Z′)-C (Z′)-，其中Z在各情况下独立地选自氢，C1-C6烷基，环烷基和芳基，和Z′在各情况下独立地选自C1-C6烷基，环烷基和芳基；和
(3)-O-，-C(O)-，-C≡C-，-N＝N-，-S-，-S(O)-，-S(O)(O)-，直链或支化C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未被取代的，被氰基或卤素单取代，或被卤素多取代；
条件是当两个包括杂原子的间隔单元联接在一起时该间隔单元在联接时要求杂原子不直接联接于彼此之上以及当S1和S5分别地联接到PC和P上时，它们在联接时要求两个杂原子不直接联接于彼此之上；
-c，d，e和f各自独立地选自1-20中的整数，包括端值；
-d′，e′和f′各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少1；和
-P选自：氮丙啶基，氢，羟基，芳基，烷基，烷氧基，氨基，烷基氨基，烷基烷氧基，烷氧基烷氧基，硝基，多烷基醚，(C1-C6)烷基(C1-C6)烷氧基(C1-C6)烷基，多亚乙基氧基，多亚丙基氧基，亚乙基，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，2-氯丙烯酸酯，2-苯基丙烯酸酯，丙烯酰基亚苯基，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-氯丙烯酰胺，2-苯基丙烯酰胺，环氧，异氰酸酯，硫醇，硫异氰酸酯，衣康酸酯，乙烯基醚，乙烯基酯，苯乙烯衍生物，硅氧烷，主链和侧链液晶聚合物，液晶基团，乙亚胺衍生物，马来酸衍生物，富马酸衍生物，未被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，和选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团和它们的混合基团中的取代和未被取代的手性和非手性一价或二价基团，其中取代基独立地选自烷基，烷氧基，氨基，环烷基，烷基烷氧基，氟烷基，氰基烷基，氰基烷氧基和它们的混合基团。
30. 权利要求29的方法，其中(a)形成至少部分涂层是在下列情形中的至少一种情形中进行：在(b)调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态之前、过程中或之后。
31. 权利要求29的方法，其中：
(a)形成至少部分涂层包括将至少一种各向异性材料和至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物施涂在基材的至少一部分上；和
(b)调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程包括至少部分地定向该至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物的至少一部分。
32. 权利要求31的方法，其中将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物的至少一部分进行至少部分地定向的过程包括将各向异性材料的至少一部分至少部分地有序化和用至少部分地有序化各向异性材料的至少一部分将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物进行至少部分地定向。
33. 权利要求29的方法，其中：
(a)在基材的至少一部分上形成至少部分涂层包括将定向介质施涂到基材的至少一部分上；和
(b)调整至少部分涂层的至少一部分以便响应于光化辐射从第一状态转换到第二线性地偏振状态和响应于热能恢复到第一状态的过程包括：
将定向介质的至少一部分至少部分地有序化，
将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上；和
用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物的至少一部分进行至少部分地定向。
34. 权利要求33的方法，其中将定向介质的至少一部分至少部分地有序化包括下列方法中的至少一种：将定向介质的至少一部分曝露于线性地偏振的紫外线辐射，将定向介质的至少一部分曝露于电场，将定向介质的至少一部分曝露于磁场，将定向介质的至少一部分曝露于线性地偏振的红外辐射，将定向介质的至少一部分曝露于线性地偏振的可见辐射，蚀刻该定向介质的至少一部分，将定向介质的至少一部分接受剪切力作用，和摩擦定向介质的至少一部分。
35. 权利要求33的方法，进一步包括在将定向介质的至少一部分至少部分地有序化之后和在施涂至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物之前，至少部分地固定定向介质的至少一部分。
36. 权利要求33的方法，其中将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物的至少一部分至少部分地定向是在下列情形中的至少一种情形下进行的：在将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上之前、过程中或之后。
37. 权利要求33的方法，其中将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物施涂到包含定向介质的至少部分涂层的至少一部分上的方法包括下列方法中的至少一种：旋涂，喷涂，喷雾和旋转涂敷，幕涂，流涂，浸涂，注塑，浇铸，辊涂，线涂，覆盖模塑和浸渗。
38. 权利要求33的方法，其中施涂至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物包括在至少部分地有序化定向介质的至少一部分上形成包含至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物和至少一种各向异性材料的至少部分涂层，和将至少一种热可逆的光致变色-二色性化合物的至少一部分进行至少部分地定向包括用至少部分地有序化定向介质的至少一部分将至少一种各向异性材料的至少一部分进行至少部分地定向。
39. 连接到基材的至少一部分上的安全元件，该安全元件包括连接到基材的至少一部分上的具有第一状态和第二状态的至少部分涂层，该至少部分涂层适于响应于至少光化辐射从第一状态转换到第二状态、响应于热能恢复到第一状态和在第一状态和第二状态当中的至少一种状态下线性地偏振至少所透过的辐射，其中具有第一状态和第二状态的至少部分涂层包括至少一种至少部分地定向热可逆的光致变色-二色性化合物，所述至少一种光致变色-二色性化合物包括：(a)选自吡喃，噁嗪和俘精酸酐中的至少一种光致变色基团PC；和(b)连接于该至少一种光致变色基团上的至少一种延长剂L，其中延长剂由下面通式I表示：
-[S1]c-[Q1-[S2]d]d′-[Q2-[S3]e]e′-[Q3-[S4]f]f′-S5-P I
其中，
-各Q1，Q2和Q3独立地在各情况下选自二价基团，该二价基团选自未被取代的或取代的芳族基，未被取代的或取代的脂环族基团，未被取代的或取代的杂环基团，和它们的混合基团；
-各S1，S2，S3，S4和S5在各情况下独立地选自下列这些的间隔单元：
(1)-(CH2)g-，-(CF2)h-，-Si(CH2)g-，-(Si[(CH3)2]O)h-，其中g在各情况下独立地选自1到20；h选自1到16；
(2)-N (Z)-，-C (Z)＝C (Z)-，-C (Z)＝N-，-C (Z′)-C (Z′)-，其中Z在各情况下独立地选自氢，C1-C6烷基，环烷基和芳基，和Z′在各情况下独立地选自C1-C6烷基，环烷基和芳基；和
(3)-O-，-C(O)-，-C≡C-，-N＝N-，-S-，-S(O)-，-S(O)(O)-，直链或支化C1-C24亚烷基残基，所述C1-C24亚烷基残基是未被取代的，被氰基或卤素单取代，或被卤素多取代；
条件是当两个包括杂原子的间隔单元联接在一起时该间隔单元在联接时要求杂原子不直接联接于彼此之上以及当S1和S5分别地联接到PC和P上时，它们在联接时要求两个杂原子不直接联接于彼此之上；
-c，d，e和f各自独立地选自1-20中的整数，包括端值；
-d′，e′和f′各自独立地选自0，1，2，3和4，前提条件是d′+e′+f′的总和是至少1；和
-P选自：氮丙啶基，氢，羟基，芳基，烷基，烷氧基，氨基，烷基氨基，烷基烷氧基，烷氧基烷氧基，硝基，多烷基醚，(C1-C6)烷基(C1-C6)烷氧基(C1-C6)烷基，多亚乙基氧基，多亚丙基氧基，亚乙基，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，2-氯丙烯酸酯，2-苯基丙烯酸酯，丙烯酰基亚苯基，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-氯丙烯酰胺，2-苯基丙烯酰胺，环氧，异氰酸酯，硫醇，硫异氰酸酯，衣康酸酯，乙烯基醚，乙烯基酯，苯乙烯衍生物，硅氧烷，主链和侧链液晶聚合物，液晶基团，乙亚胺衍生物，马来酸衍生物，富马酸衍生物，未被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，和选自甾类基团、萜类基团、生物碱基团和它们的混合基团中的取代和未被取代的手性和非手性一价或二价基团，其中取代基独立地选自烷基，烷氧基，氨基，环烷基，烷基烷氧基，氟烷基，氰基烷基，氰基烷氧基和它们的混合基团。
40. 权利要求39的安全元件，其中安全元件是安全条纹和认证条纹中的至少一种。
41. 权利要求39的安全元件，其中基材选自透明基材和反射基材。
42. 权利要求39的安全元件，其中有安全条纹连接到其上面的基材的至少一部分被涂敷反射材料。
43. 权利要求39的安全元件，其中基材选自未着色的基材，着色的基材，光致变色基材，着色的光致变色基材，线性地偏振基材，圆形偏振基材和椭圆形地偏振基材。
44. 权利要求39的安全元件，其中基材选自出入卡和通行证；流通票据和非流通票据；政府公文；生活消费品；信用卡；以及商品贴签，标签和包装材料。
45. 权利要求39的光学元件，其中至少部分涂层包括在活化状态下具有根据池法测定的至少1.5的平均吸收比的至少一种光致变色-二色性化合物。
46. 权利要求39的安全元件，进一步包括连接到基材的至少一部分上的选自线性地偏振涂层，圆形地偏振涂层，椭圆形地偏振涂层，光致变色涂层，反射涂层和着色涂层中的至少一种附加的至少部分涂层。
47. 权利要求39的安全元件，进一步包括连接到基材的至少一部分上的选自线性地偏振片材，圆形地偏振片材，椭圆形地偏振片材，光致变色片材，反射片材，着色片材，延迟片材，和宽视角片材中的至少一种片材。
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