包括具有納米級液晶微滴的成形液晶元件的可變光學(xué)眼科裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于在眼科鏡片中提供可變光學(xué)插入物的方法和設(shè)備。所述可變光學(xué)插入物可包括具有不同曲率半徑的表面。液晶層可用于提供可變光學(xué)功能，并且在一些實施例中，所述液晶層可包含納米級的微滴。能量源能夠為包括在所述眼科鏡片內(nèi)的所述可變光學(xué)插入物供電。在一些實施例中，眼科鏡片由有機(jī)硅水凝膠澆鑄模塑而成。各種眼科鏡片實體可包括電活性液晶層以便電控制折射特性。
【專利說明】包括具有納米級液晶微滴的成形液晶元件的可變光學(xué)眼科 裝置
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本專利申請要求2013年9月17日提交的臨時申請No. 61/878, 723的優(yōu)先權(quán)。

【背景技術(shù)】
[0003] 1.摶術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明涉及具有可變光學(xué)性能的眼科鏡片裝置，并且更具體地，在一些實施例中， 涉及制造具有采用液晶元件的可變光學(xué)插入物的眼科鏡片。
[0005] 2.相關(guān)領(lǐng)域的討論
[0006] 傳統(tǒng)上，諸如接觸鏡片或眼內(nèi)鏡片的眼科鏡片提供預(yù)定的光學(xué)質(zhì)量。例如，接觸鏡 片可提供以下功能中的一者或多者：視力矯正功能性、美容增強作用、和治療效果；或者僅 提供一組視力矯正功能。每種功能由鏡片的物理特性提供?；旧希瑢⒄凵湫再|(zhì)結(jié)合到鏡 片中的設(shè)計提供視力矯正功能性。將顏料結(jié)合到鏡片中可提供美容增強作用。將反應(yīng)劑結(jié) 合到鏡片中可提供治療功能性。
[0007] 至今，已經(jīng)在鏡片的物理特性中設(shè)計眼科鏡片的光學(xué)特性。一般來講，光學(xué)設(shè)計已 被確定，并且隨后在鏡片的制造中（例如，通過澆鑄模塑或車床加工）應(yīng)用于鏡片中。一旦 所述鏡片已經(jīng)形成，所述鏡片的光學(xué)質(zhì)量就保持穩(wěn)定。然而，佩戴者有時可發(fā)現(xiàn)有利的是具 有不止一個光焦度可供其使用以提供視力調(diào)節(jié)。不同于可更換眼鏡來改變光學(xué)矯正的眼鏡 佩戴者，接觸鏡片佩戴者或使用眼內(nèi)鏡片的佩戴者在不顯著努力或不利用接觸鏡片或眼內(nèi) 鏡片來增補眼鏡的情況下已不能改變其視力矯正的光學(xué)特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明包括涉及具有液晶元件的可變光學(xué)插入物的創(chuàng)新，所述可變光學(xué)插 入物可通電并結(jié)合到眼科裝置中，其能夠改變鏡片的光學(xué)質(zhì)量。此類眼科裝置的例子可包 括接觸鏡片或眼內(nèi)鏡片。此外，提出了用于形成具有含液晶元件的可變光學(xué)插入物的眼科 鏡片的方法和設(shè)備。一些實施例可還包括具有剛性或可形成的通電插入物（其另外包括可 變光學(xué)部分）的澆鑄模塑的有機(jī)硅水凝膠接觸鏡片，其中該插入物以生物相容性方式包括 在眼科鏡片內(nèi)。
[0009] 因此，本發(fā)明包括具有可變光學(xué)插入物的眼科鏡片、用于形成具有可變光學(xué)插入 物的眼科鏡片的設(shè)備及其制造方法的公開內(nèi)容?？蓪⒛芰吭闯练e到或組裝到可變光學(xué)插入 物上，并且可將插入物放置在鄰近第一模具部件和第二模具部件中的一者或兩者處。將包 含反應(yīng)性單體混合物的組合物（在下文中稱為反應(yīng)性單體混合物）放置在第一模具部件和 第二模具部件之間。第一模具部件被定位成鄰近第二模具部件，從而形成鏡片腔體，其中通 電介質(zhì)插入物和至少一些反應(yīng)性單體混合物置于所述鏡片腔體中；所述反應(yīng)性單體混合物 被暴露于光化輻射以形成眼科鏡片。通過控制反應(yīng)性單體混合物所承受的光化輻射來形成 鏡片。在一些實施例中，眼科鏡片裙邊或插入物封裝層包含標(biāo)準(zhǔn)水凝膠眼科鏡片制劑。具 有可合格地匹配多種插入物材料的特性的示例性材料可包括例如那拉菲康族（包括那拉 菲康A(chǔ)和那拉菲康B)、依他菲康族（包括依他菲康A(chǔ))、加來菲康A(chǔ)和賽諾菲康A(chǔ)。
[0010] 形成具有液晶元件的可變光學(xué)插入物的方法和所得的插入物為本發(fā)明的各種示 例性實施例的重要方面。在一些實施例中，液晶可位于兩個定向?qū)又g，所述定向?qū)涌稍O(shè)定 液晶的靜息取向。可通過沉積于含有可變光學(xué)部分的基底層上的電極使這兩個定向?qū)优c能 量源電連通?？赏ㄟ^連接到能量源的中間互連件或直接通過嵌入插入物中的部件，來對電 極通電。
[0011] 定向?qū)拥耐娍蓪?dǎo)致液晶從靜息取向轉(zhuǎn)變?yōu)橥娙∠颉Ｔ谟猛ɑ驍鄡煞N通電水平 操作的實施例中，液晶可僅具有一種通電取向。在其他可供選擇的實施例中，在根據(jù)能量水 平的規(guī)模進(jìn)行通電的情況下，液晶可具有多種通電取向?？色@得其他實施例，其中通電過程 可通過通電脈沖來引起不同狀態(tài)之間的切換。
[0012] 所得的分子定向和取向可影響穿過液晶層的光，從而導(dǎo)致可變光學(xué)插入物的變 化。例如，定向和取向可將折射特性作用于入射光。另外，該效應(yīng)可包括光的偏振的改變。 一些實施例可包括可變光學(xué)插入物，其中通電改變鏡片的聚焦特性。
[0013] 在一些實施例中，可通過其中引起包含液晶分子的可聚合混合物聚合的方式來形 成液晶層。通過以各種方式控制聚合，液晶分子微滴可在聚合層形成時與其分離。在一些 實施例中，此過程可進(jìn)行控制使得微滴為納米級的，這可意味著微滴簇的平均直徑或中值 直徑具有小于約1微米的長度。在一些其他型式中，平均直徑或中值直徑也可具有小于約 0. 1微米的長度。
[0014] 因此，在一些實施例中，可通過將包含液晶分子的可變光學(xué)插入物結(jié)合在眼科裝 置內(nèi)來形成眼科裝置?？勺儾迦胛锟砂晌挥谘劭蒲b置的光學(xué)區(qū)中的至少一部分?？勺?插入物可包括前插入件和后插入件。前插入件和后插入件可使其表面中的任一者或兩者以 各種方式彎曲，并且在一些實施例中，前插入件上的后表面的曲率半徑可不同于后插入件 的前表面的曲率半徑。能量源可被包括到鏡片中并可被包括到插入物中，并且在一些實施 例中可將能量源定位成其中能量源的至少一部分位于該裝置的非光學(xué)區(qū)中。
[0015] 在一些實施例中，可進(jìn)一步地限定包含液晶材料微滴的層，使得在包含液晶材料 微滴的層內(nèi)，包含微滴的區(qū)域為包含液晶材料的層的子集并且具有能夠引起補充不同插入 物表面半徑的效應(yīng)的光學(xué)效應(yīng)的成形輪廓。
[0016] 在一些實施例中，可進(jìn)一步地限定包含液晶材料微滴的層，使得在包含液晶材料 微滴的層內(nèi)，微滴的密度為空間變化的，以致于該變化能夠引起補充不同插入物表面半徑 的效應(yīng)的光學(xué)效應(yīng)。
[0017] 在一些實施例中，眼科裝置可為接觸鏡片。
[0018] 在一些實施例中，眼科裝置的插入物可包括由各種材料（包括透明材料，例如作 為非限制性例子的IT0)制成的電極。第一電極可定位為鄰近前曲面件的后表面，并且第二 電極可定位為鄰近后曲面件的前表面。當(dāng)跨第一電極和第二電極施加電勢時，可跨位于電 極之間的液晶層建立電場。跨液晶層施加的電場可導(dǎo)致層內(nèi)的液晶分子利用電場進(jìn)行物理 地定向。在一些實施例中，液晶分子可以微滴形式位于層內(nèi)，并且在一些實施例中，微滴可 具有尺寸小于1微米的平均直徑。當(dāng)液晶分子利用電場定向時，此定向可引起光學(xué)特性的 改變，使得在光線穿過包含液晶分子的層時可觀察到這種改變。非限制性例子可為可通過 定向的變化來改變折射率。在一些實施例中，光學(xué)特性的改變可導(dǎo)致鏡片的聚焦特性的改 變，所述鏡片包括含液晶分子的層。
[0019] 在一些實施例中，所述的眼科裝置可包括處理器。
[0020] 在一些實施例中，所述的眼科裝置可包括電路。電路可控制或引導(dǎo)電流在眼科裝 置內(nèi)流動。電路可控制電流從能量源到第一電極元件和第二電極元件的流動。
[0021] 在一些實施例中，插入物裝置可包括不止一個前插入件和后插入件。中間件可位 于前插入件和后插入件之間。在一個例子中，含液晶層可位于前插入件和中間件之間?？?變插入物可包括可位于眼科裝置的光學(xué)區(qū)中的至少一部分。前插入件、中間插入件和后插 入件可使其表面中的任一者或兩者以各種方式彎曲，并且在一些實施例中，前插入件上的 后表面的曲率半徑可不同于中間插入件的前表面的曲率半徑。能量源可被包括到鏡片中并 可被包括到插入物中，并且在一些實施例中可將能量源定位成其中能量源的至少一部分位 于該裝置的非光學(xué)區(qū)中。
[0022] 具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的插入物可包含至少第一液晶分 子，并且所述液晶分子也可以微滴形式存在，其中微滴簇的平均直徑或中間直徑可具有小 于1微米長度的直徑或可被視為是納米級的。
[0023] 在具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的一些實施例中，眼科裝置可 為接觸鏡片。
[0024] 在一些實施例中，眼科裝置的具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的 插入物可包括由各種材料（包括透明材料，例如作為非限制性例子的IT0)制成的電極。第 一電極可定位為鄰近前曲面件的后表面，并且第二電極可定位為鄰近中間件的前表面。當(dāng) 跨第一電極和第二電極施加電勢時，可跨位于電極之間的液晶層建立電場?？缫壕邮┘?的電場可導(dǎo)致層內(nèi)的液晶分子利用電場進(jìn)行物理地定向。在一些實施例中，液晶分子可以 微滴形式位于層內(nèi)，并且在一些實施例中，微滴可具有尺寸小于1微米的平均直徑。當(dāng)液晶 分子利用電場定向時，此定向可引起光學(xué)特性的改變，這樣光線在穿過包含液晶分子的層 時可經(jīng)受這種光學(xué)特性的改變。非限制性例子可為可通過定向的變化來改變折射率。在一 些實施例中，光學(xué)特性的改變可導(dǎo)致鏡片的聚焦特性的改變，所述鏡片包括含液晶分子的 層。
[0025] 在一些實施例中，中間件可包括接合在一起的多個件。
[0026] 在其中插入物裝置可包括前插入件、后插入件和中間件的一些實施例中，含液晶 層可位于前插入件和中間件之間或者中間件和后插入件之間。此外，偏振元件也可位于可 變插入物裝置內(nèi)?？勺儾迦胛锟砂晌挥谘劭蒲b置的光學(xué)區(qū)中的至少一部分。前插入件、 中間插入件和后插入件可使其表面中的任一者或兩者以各種方式彎曲，并且在一些實施例 中，前插入件上的后表面的曲率半徑可不同于中間插入件的前表面的曲率半徑。能量源可 被包括到鏡片中并可被包括到插入物中，并且在一些實施例中可將能量源定位成其中能量 源的至少一部分位于該裝置的非光學(xué)區(qū)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 下文是附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的更為具體的說明，通過這些說明，本發(fā)明 的上述及其他特征和優(yōu)點將顯而易見。
[0028] 圖1示出了可用于實施本發(fā)明的一些實施例的示例性模具組件設(shè)備部件。
[0029] 圖2A和圖2B示出了具有可變光學(xué)插入物實施例的示例性通電眼科鏡片。
[0030] 圖3示出了可變光學(xué)插入物的剖視圖，其中可變光學(xué)插入物的前曲面件和后曲面 件可具有不同的曲率，并且其中可變光學(xué)部分可包含液晶。
[0031] 圖4示出了具有可變光學(xué)插入物的眼科鏡片裝置實施例的剖視圖，其中可變光學(xué) 部分可包含液晶。
[0032] 圖5示出了可變光學(xué)插入物的示例性實施例，其中可變光學(xué)部分可包含液晶。
[0033] 圖6示出了可變光學(xué)插入物的可供選擇的實施例，其中可變光學(xué)部分可包含液 晶。
[0034] 圖7示出了用于形成具有可包含液晶的可變光學(xué)插入物的眼科鏡片的方法步驟。
[0035] 圖8示出了用于將包含液晶的可變光學(xué)插入物放置在眼科鏡片模具部件中的設(shè) 備部件的例子。
[0036] 圖9示出了可用于實施本發(fā)明的一些實施例的處理器。
[0037] 圖IOA和IOB示出了包括具有液晶分子的層的眼科裝置的示例性實施例，其中液 晶的至少一部分形成為納米級微滴。
[0038] 圖11A、11B、和IlC示出了包含納米級尺寸的液晶分子微滴的可供選擇的示例性 實施例，其中微滴的位置為成形的。
[0039] 圖12、12A、12B和12C示出了包含納米級尺寸的微滴的可供選擇的示例性實施例。

【具體實施方式】
[0040] 本發(fā)明包括用于制造具有可變光學(xué)插入物的眼科鏡片的方法和設(shè)備，其中可變光 學(xué)部分包含液晶或者其自身包含液晶組分的復(fù)合材料。另外，本發(fā)明包括具有可變光學(xué)插 入物的眼科鏡片，所述可變光學(xué)插入物包含液晶并結(jié)合到所述眼科鏡片中。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，眼科鏡片由嵌入式插入物和能量源形成，所述能量源諸如用作能量 存儲裝置的電化學(xué)電池或電池。在一些示例性實施例中，可對構(gòu)成能量源的材料進(jìn)行封裝 并且使其與其中放置眼科鏡片的環(huán)境隔離。在一些示例性實施例中，能量源可包括可以一 次性或可再充電構(gòu)型進(jìn)行使用的堿性電化學(xué)電池化學(xué)物。
[0042] 可使用佩戴者控制的調(diào)整裝置來改變光學(xué)部分。調(diào)整裝置可包括例如用于增大或 減小電壓輸出或者用于接合和切斷能量源的電子裝置或無源裝置。一些示例性實施例還可 包括自動調(diào)整裝置以根據(jù)測量的參數(shù)或佩戴者輸入通過自動設(shè)備來改變可變光學(xué)部分。佩 戴者輸入可包括例如無線設(shè)備控制的開關(guān)。無線控制可包括例如射頻控制、磁開關(guān)、圖案化 光輻射、和電感開關(guān)。在其他示例性實施例中，可響應(yīng)生物學(xué)功能或者響應(yīng)眼科鏡片內(nèi)的感 測元件的測量而產(chǎn)生激活。作為非限制性例子，其他示例性實施例可源自由環(huán)境光照度條 件改變而觸發(fā)的激活。
[0043] 當(dāng)電極通電所形成的電場導(dǎo)致液晶層內(nèi)重新定向從而使分子從靜息取向轉(zhuǎn)變?yōu)?通電取向時，光焦度可發(fā)生變化。在其他可供選擇的示例性實施例中，可利用由電極通電引 起的液晶層改變而產(chǎn)生的不同效應(yīng)，例如，光偏振態(tài)的改變，具體地講，偏振旋轉(zhuǎn)的改變。
[0044]在具有液晶層的一些示例性實施例中，在眼科鏡片的非光學(xué)區(qū)部分中可存在可進(jìn) 行通電的元件，而其他實施例可不需要通電。在不進(jìn)行通電的示例性實施例中，液晶可基于 一些外部因素（例如，環(huán)境溫度或環(huán)境光線）而被動地變化。
[0045] 液晶鏡片可向入射到其主體上的偏振光提供電力可變的折射率。其中光學(xué)軸線取 向在第二鏡片中相對于第一鏡片旋轉(zhuǎn)的兩種鏡片的組合允許鏡片元件能夠改變環(huán)境非偏 振光的折射率。
[0046]通過將電活性液晶層與電極組合，可得到可通過跨電極施加電場進(jìn)行控制的物理 實體。如果在液晶層周邊上存在有介電層，則跨介電層的場和跨液晶層的場可組合成跨電 極的場。在三維形狀中，可基于電動力學(xué)原理以及介電層和液晶層的幾何形狀來估計跨各 層的場的組合的性質(zhì)。如果有效電厚度的介電層以非均勻方式制成，則跨電極的場的效應(yīng) 可按照介電的有效形狀"成形"并在液晶層中產(chǎn)生維度形狀的折射率變化。在一些示例性 實施例中，此類成形可產(chǎn)生能夠采用可變聚焦特性的鏡片。
[0047] 當(dāng)包含液晶層的物理鏡片元件使其自身成形為具有不同的聚焦特性時，可得到可 供選擇的示例性實施例。然后，可基于通過使用電極跨液晶層施加的電場，利用液晶層的電 力可變的折射率來引入鏡片的聚焦特性的改變。液晶層的折射率可稱為有效折射率，并且 可以將有關(guān)折射率的每次處理視為同等地涉及有效折射率。有效折射率可得自例如具有不 同折射率的多個區(qū)域的疊加。在一些示例性實施例中，有效方面可為各個區(qū)域貢獻(xiàn)的平均 值，而在其他示例性實施例中，有效方面可為基于入射光的區(qū)域或分子效應(yīng)的疊加。前容納 表面與液晶層形成的形狀以及后容納表面與液晶層形成的形狀可確定系統(tǒng)的一級聚焦特 性。
[0048]在以下章節(jié)中將詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。文中描述的優(yōu)選實施例和替代實施例 二者均僅為示例性實施例，并且應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言其變化、修改和更 改均可能顯而易見。因此，應(yīng)當(dāng)了解，所述示例性實施例并非限制本基礎(chǔ)發(fā)明的范圍。
[0049] 術(shù)語表
[0050]在涉及本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求中，所使用的各個術(shù)語定義如下：
[0051] 定向?qū)樱喝绫疚乃?，是指與液晶層相鄰的影響并定向液晶層內(nèi)的分子取向的層。 所得的分子定向和取向可影響穿過液晶層的光。例如，定向和取向可以將折射特性作用于 入射光。另外，該效應(yīng)可包括光的偏振的改變。
[0052] 電連通：如本文所用，是指受電場影響。就導(dǎo)電材料而言，該影響可由電流的流動 引起或?qū)е码娏鞯牧鲃?。在其他材料中，其可以是電勢場產(chǎn)生的影響，例如永久和感應(yīng)分子 偶極子沿著例如場力線取向的趨勢。
[0053]通電：如本文所用，是指能夠提供電流或者內(nèi)部存儲有電能的狀態(tài)。
[0054]通電取向：如本文所用，是指當(dāng)受到由能量源供電的勢場的效果的影響時，液晶分 子的取向。例如，如果能量源以導(dǎo)通或斷開狀態(tài)操作，則包含液晶的裝置可具有一種通電取 向。在其他實施例中，通電取向可沿著受所施加的能量的量影響的規(guī)模變化。
[0055] 能量：如本文所用，是指使物理系統(tǒng)做功的能力。本發(fā)明中的多種用途可指所述能 力在做功的過程中能夠執(zhí)行電動作。
[0056] 能源：如本文所用，是指能夠供能或者使生物醫(yī)學(xué)裝置處于通電狀態(tài)的裝置。
[0057] 能量采集器：如本文所用，是指能夠從環(huán)境中提取能量并將其轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
[0058] 眼內(nèi)鏡片：如本文所用，是指嵌入眼睛內(nèi)的眼科鏡片。
[0059]鏡片形成混合物或反應(yīng)性混合物或反應(yīng)性單體混合物（RMM):如本文所用，是指 可被固化并交聯(lián)或可被交聯(lián)而形成眼科鏡片的單體或預(yù)聚物材料。各種實施例可包括鏡片 形成混合物，其中所述鏡片形成混合物具有一種或多種添加劑，例如：紫外線阻斷劑、著色 齊IJ、光引發(fā)劑或催化劑、以及眼科鏡片（例如接觸鏡片或眼內(nèi)鏡片）可能需要的其他添加 劑。
[0060] 鏡片形成表面：如本文所用，是指用來模塑鏡片的表面。在一些示例性實施例中， 任何這樣的表面均可具有光學(xué)質(zhì)量表面光潔度，這表示它足夠光滑，并且成型為使得鏡片 表面具有合格的光學(xué)特性，該鏡片表面通過與模具表面接觸的鏡片形成混合物的聚合作用 而成型。此外，在一些示例性實施例，鏡片形成表面可具有賦予鏡片表面期望的光學(xué)特性可 能必需的幾何形狀，這些特性包括例如球鏡度、非球鏡度和柱鏡度、波前像差矯正以及角膜 形貌特征校正。
[0061]液晶：如本文所用，是指具有常規(guī)液態(tài)與固態(tài)晶體之間的屬性的物態(tài)。液晶不能作 為固體來表征，但其分子表現(xiàn)出一定程度的取向排列。如本文所用，液晶不限于特定的相或 結(jié)構(gòu)，但液晶可具有特定的靜息取向。液晶的取向和相可通過外力操縱，例如溫度、磁力或 電力，具體取決于液晶的類別。
[0062] 鋰離子電池：如本文所用，是指其中鋰離子運動穿過電池以產(chǎn)生電能的電化學(xué)電 池。這種通常稱之為電池組（battery)的電化學(xué)電池可以其典型形式重新通電或重新充 電。
[0063]介質(zhì)插入物或插入物：如本文所用，是指能夠在眼科鏡片內(nèi)支承能量源的可成形 的或剛性的基底。在一些示例性實施例中，介質(zhì)插入物還包括一個或多個可變光學(xué)部分。 [0064]模具：如本文所用，是指可用于利用未固化制劑來形成鏡片的剛性或半剛性物體。 一些優(yōu)選的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的兩個模具部件。
[0065] 眼科鏡片：如本文所用，是指駐留在眼睛中或眼睛上的任何眼科裝置。這些裝置 可提供光學(xué)矯正或可為美容的。例如，術(shù)語鏡片可指用于矯正或改進(jìn)視力或從美容方面提 升眼睛生理機(jī)能（例如虹膜顏色）而不會影響視力的接觸鏡片、眼內(nèi)鏡片、覆蓋鏡片、眼部 插入物、光學(xué)插入物或其他類似的裝置。在一些示例性實施例中，本發(fā)明的優(yōu)選鏡片是由有 機(jī)硅彈性體或水凝膠制成的軟性接觸鏡片，其中水凝膠包括例如有機(jī)硅水凝膠和含氟水凝 膠。
[0066] 光學(xué)區(qū)：如本文所用，是指眼科鏡片佩戴者可透過而觀看的眼科鏡片區(qū)域。
[0067]功率：如本文所用，是指每單位時間內(nèi)所做的功或所傳遞的能量。
[0068] 可再充電或可再通電：如本文所用，是指能夠被恢復(fù)到以較高性能進(jìn)行工作的狀 態(tài)。本發(fā)明范圍內(nèi)的許多用途可與能夠在一定的恢復(fù)時間周期內(nèi)使電流以一定速率流動的 恢復(fù)能力有關(guān)。
[0069]再通電或再充電：如本文所用，是指使能量源恢復(fù)到具有較高工作容量的狀態(tài)。本 發(fā)明內(nèi)的許多用途可涉及裝置恢復(fù)使裝置在某一再設(shè)定的時間段內(nèi)以某一速率流動的性 能。
[0070]從模具脫離：如本文所用，是指鏡片與模具完全分離，或只松散地附接，從而使其 可通過輕輕晃動而取出或用棉簽推離。
[0071] 靜息取向：如本文所用，是指液晶裝置的分子的取向處于其靜息、非通電狀態(tài)。
[0072] 可變光學(xué)：如本文所用，是指改變光學(xué)性能例如鏡片的光焦度或偏振角的能力。
[0073] 眼科鏡片
[0074] 參見圖1，示出了形成包括密封和封裝插入物的眼科裝置的設(shè)備100。所述設(shè)備包 括示例性的前曲面模具102和匹配的后曲面模具101。眼科裝置的可變光學(xué)插入物104和 主體103可位于前曲面模具102和后曲面模具101內(nèi)部。在一些示例性實施例中，主體103 的材料可為水凝膠材料，并且可變光學(xué)插入物104的所有表面均可被該材料包圍。
[0075] 可變光學(xué)插入物104可包括多個液晶層109和110。其他示例性實施例可包括單 個液晶層，其中的一些將在后面部分討論。設(shè)備1〇〇可用于建立新型眼科裝置，所述新型眼 科裝置包括具有多個密封區(qū)域的部件的組合。
[0076] 在一些示例性實施例中，具有可變光學(xué)插入物104的鏡片可包括剛性中心軟裙邊 設(shè)計，其中包括液晶層109和110的中心剛性光學(xué)元件與大氣以及相應(yīng)前表面和后表面上 的角膜表面直接接觸。鏡片材料（通常為水凝膠材料）的軟裙邊附接到剛性光學(xué)元件的周 邊，并且剛性光學(xué)元件還可將能量和功能性添加到所得的眼科鏡片。
[0077] 參見圖2A和圖2B，分別在200和250處示出了可變光學(xué)插入物的示例性實施例的 頂部朝下圖和剖視圖。在該繪圖中，能量源210顯示位于可變光學(xué)插入物200的周邊部分 211中。能量源210可包括例如可再充電的薄膜鋰離子電池或基于堿性電池的電池。能量 源210可連接到互連特征214以允許進(jìn)行互連。例如，225和230處的附件互連件可將能量 源210連接到電路，例如條目205。在其他示例性實施例中，插入物可具有沉積在其表面上 的互連特征。
[0078] 在一些示例性實施例中，可變光學(xué)插入物200可包括撓性基底。此撓性基底可通 過與前述類似的方式或通過其他方式形成為近似于典型鏡片形式的形狀。然而，為了增加 另外的柔韌性，可變光學(xué)插入物200可包括另外的形狀特征，例如，沿其長度的徑向切口。 可存在例如由205標(biāo)明的多個電子部件，例如集成電路、分立元件、無源元件以及可另外包 括的此類裝置。
[0079] 還示出了可變光學(xué)部分220。可施加電流以流過可變光學(xué)插入物，在此期間通?？?改變跨液晶層建立的電場，由此可改變可變光學(xué)部分220。在一些示例性實施例中，可變光 學(xué)部分220包括位于兩層透明基底之間的液晶薄層。可存在通常通過電子電路205的動作 來電激活和電控制可變光學(xué)部件的多種方式。電子電路205可以各種方式接收信號并且也 可連接到感測元件，所述感測元件也可位于插入物（諸如，條目215)中。在一些示例性實 施例中，可變光學(xué)插入物可封裝到鏡片裙邊255中，所述鏡片裙邊255可包含水凝膠材料或 其他合適的材料以形成眼科鏡片。在這些示例性實施例中，眼科鏡片可包括眼科裙邊255 和封裝的眼科鏡片插入物200,所述眼科鏡片插入物200自身可包括液晶材料層或區(qū)域或 者包含液晶材料的層或區(qū)域。
[0080] 何括液晶元件的可奪光學(xué)插入物
[0081] 參見圖3,條目300,可觀察到兩個不同形狀的鏡片件的鏡片效果的圖示。如前所 述，可通過將電極和液晶層系統(tǒng)包封在兩個不同形狀的鏡片件內(nèi)來形成本發(fā)明領(lǐng)域的可變 光學(xué)插入物。電極和液晶層系統(tǒng)可占據(jù)鏡片件之間的空間，如在350處所示。在320處，可 觀察到前曲面件，并且在310處，可觀察到后曲面件。
[0082] 在非限制性例子中，前曲面件320可具有與空間350相互作用的凹形表面。在一 些示例性實施例中，此形狀可被進(jìn)一步地表征為具有示為330的曲率半徑和焦點335。在本 發(fā)明領(lǐng)域的范圍內(nèi)可形成具有不同參數(shù)特征的其他更復(fù)雜形狀；然而為了圖示說明，可示 出簡單的球形形狀。
[0083] 按照類似的以及另外非限制性的方式，后曲面件310可具有與空間350相互作用 的凸形表面。在一些示例性實施例中，此形狀可被進(jìn)一步地表征為具有示為340的曲率半 徑和焦點345。在本發(fā)明領(lǐng)域的范圍內(nèi)可形成具有不同參數(shù)特征的其他更復(fù)雜形狀；然而 為了圖示說明，可示出簡單的球形形狀。
[0084] 為了闡釋示為300的類型的鏡片的操作方式，構(gòu)成條目310和320的材料可具有 數(shù)值為n的折射率。在非限制性例子中，可在空間350內(nèi)選用液晶復(fù)合材料以匹配此折射 率值。因此，當(dāng)光線穿過鏡片件310和320以及空間350時，它們將不以調(diào)整聚焦特性的方 式作用于各種界面。在其功能中，未示出的鏡片部分可激活各個部件的通電，由此可導(dǎo)致空 間350中的液晶層對入射光線呈現(xiàn)不同的折射率。在非限制性例子，可降低所得的折射率。 現(xiàn)在，在每個材料界面處，光的路徑可被建模成基于表面的聚焦特性和折射率的變化而進(jìn) 行改變。
[0085] 此模型可基于斯涅爾定律：sin( 0J/sin( 0 2) =Ii2Ai1。例如，界面可由件320和 空間350形成，S1可為入射光線與界面處的表面法線形成的角度。02可為光線在離開界 面時與表面法線形成的建模角度。n2可表示空間350的折射率并且n:可表示件320的折 射率。當(dāng)Ii1不等于112時，則角度0JP0 2也將不同。因此，當(dāng)空間350中的液晶層的電力 可變的折射率改變時，光線將在界面處采取的路徑也將改變。
[0086] 參見圖4,示出了具有嵌入的可變光學(xué)插入物410的眼科鏡片400。眼科鏡片400 可具有前曲表面401和后曲表面402。插入物410可具有含液晶層404的可變光學(xué)部分 403。在一些示例性實施例中，插入物410可具有多個液晶層404和405。插入物410的部 分可與眼科鏡片400的光學(xué)區(qū)重疊。
[0087] 參見圖5,示出了可插入眼科鏡片內(nèi)的具有液晶層530的可變光學(xué)部分500?？勺?光學(xué)部分500可具有如已在本說明書的其他部分中所討論的相似的材料多樣性和結(jié)構(gòu)關(guān) 聯(lián)性。在一些示例性實施例中，透明電極545可放置在第一透明基底550上。第一鏡片表 面540可包括介電膜，并且在一些示例性實施例中，可包括可放置在第一透明電極545上的 定向?qū)?。在此類示例性實施例中，第一鏡片表面的介電層的形狀可在所示的介電厚度中形 成區(qū)域變化的形狀。此類區(qū)域變化的形狀可為鏡片元件引入超過參照圖3所述的幾何效應(yīng) 的額外聚焦能力。在其他示例性實施例中，成形層可通過在第一透明電極545基底550組 合之上注射模塑而形成。
[0088] 在一些不例性實施例中，第一透明電極545和第二透明電極520可以各種方式成 形。在一些例子中，成形可產(chǎn)生可單獨施加通電的單獨的和分立的形成區(qū)域。在其他例子 中，電極可被成型為圖案，例如，從鏡片中心到周邊的螺旋形，所述圖案可跨液晶層530施 加可變電場。在任一種情況下，除了電極上的介電層成形之外或者取代此類成形，可執(zhí)行這 種電極成形。按照這些方式的電極成形也可在操作時為鏡片元件引入額外的聚焦能力。
[0089] 液晶層530可位于第一透明電極545與第二透明電極520之間。第二透明電極520 可沉積在第二透明基底510上，其中從第二透明基底510到第一透明基底550所形成的裝 置可包含眼科鏡片的可變光學(xué)部分500。兩個定向?qū)右部晌挥诮殡妼由系?40和525處并 且可圍繞液晶層530。540和525處的定向?qū)涌善鸬较薅ㄑ劭歧R片的靜息取向的作用。在 一些不例性實施例中，電極層520和545可與液晶層530電連通并且可產(chǎn)生從靜息取向到 至少一種通電取向的取向改變。
[0090] 參見圖6,不出了可插入眼科鏡片中的具有兩個液晶層620和640的可變光學(xué)插 入物600的替代形式。圍繞液晶區(qū)域的各個層的每個方面可具有類似的多樣性，如相對于 圖5中的可變光學(xué)插入物500所述。在一些示例性實施例中，定向?qū)涌蓪⑵耢`敏度引入 到單個液晶元件的功能內(nèi)。在液晶微滴可為納米級的多個實施例中，可不使用定向?qū)樱⑶?在不存在定向力（例如電場）的情況下，納米級微滴內(nèi)的液晶的取向可在空間中為無規(guī)取 向的。
[0091] 通過將由第一基底610 (其在空間中圍繞620和第二基底630的居間層可具有第 一偏振選擇）形成的基于第一液晶的元件與由第二基底630 (在空間中圍繞640和第三基 底650的居間層具有第二偏振選擇）上的第二表面形成的基于第二液晶的元件結(jié)合，可形 成組合，所述組合可允許鏡片的電力可變的聚焦特性，所述鏡片對于入射到其上的光的偏 振方面不敏感。
[0092] 在其中納米級液晶微滴可在不存在定向?qū)拥那闆r下進(jìn)行定位并且因此可在靜息 狀態(tài)下具有無規(guī)空間取向的示例性實施例中，可使用如600所示的多個液晶層來形成鏡 片，所述鏡片的聚焦特性可在多個步驟中進(jìn)行改變，這取決于第一液晶層和第二液晶層分 別設(shè)置成靜息狀態(tài)還是通電狀態(tài)。
[0093] 在示例性元件600處，可利用三個基底層來形成具有與500處的例子相關(guān)的各種 類型和多樣性的兩個電活性液晶層的組合。在其他例子中，所述裝置可通過四個不同的基 底的組合來形成。在此類例子中，中間基底630可分成兩層。如果基底在稍后時間進(jìn)行組 合，則可獲得功能類似于條目600的裝置。四個層的組合可為元件的制造提供方便的例子， 其中可圍繞620和640液晶層構(gòu)造類似的裝置，且處理差異可與限定用于液晶元件的定向 特征的步驟部分有關(guān)。包括含液晶材料的多個層的多個層的組合可用于多個目的，包括在 非限制性感測鏡片中具有不止兩個聚焦?fàn)顟B(tài)。
[0094] 材料
[0095]微注射模塑實施例可包括例如聚（4-甲基戊-1-烯）共聚物樹脂，其可用于形成 直徑介于約6mm到IOmm之間、前表面半徑介于約6mm到IOmm之間、后表面半徑介于約6mm 到IOmm之間、以及中心厚度介于約0. 050mm和I.Omm之間的鏡片。一些示例性實施例包括 這樣的插入物，其直徑為約8. 9mm，前表面半徑為約7. 9mm，后表面半徑為約7. 8mm，中心厚 度為約0. 200mm，并且邊緣厚度為約0. 050mm。
[0096]可將圖1中所示的可變光學(xué)插入物104放置在用于形成眼科鏡片的模具部件101和102中。模具部件101和102材料可包括例如以下一種或多種：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙 烯、聚甲基丙烯酸甲酯、和改性聚烯烴。其他模具可包括陶瓷或金屬材料。
[0097] 優(yōu)選的脂環(huán)族共聚物含有兩種不同的脂環(huán)族聚合物。各種等級的脂環(huán)族共聚物可 具有105°C至160°C范圍內(nèi)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0098] 在一些示例性實施例中，本發(fā)明的模具可包含聚合物，例如，聚丙烯、聚乙烯、聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、主鏈上具有脂環(huán)烴部分的改性聚烯烴、以及環(huán)狀聚烯烴。這種共 混物可用于任何一半或兩半模具上，其中優(yōu)選的是將這種共混物用于后曲面，而前曲面包 含脂環(huán)族共聚物。
[0099] 在根據(jù)本發(fā)明的制備模具100的一些優(yōu)選方法中，按照已知的技術(shù)進(jìn)行注射模 塑；然而，示例性實施例也可以包括用其他技術(shù)成型的模具，所述其他技術(shù)包括例如：車床 加工、金剛石車削、或激光切割。
[0100] 通常，在兩個模具部件101和102的至少一個表面上形成鏡片。然而，在一些示例 性實施例中，鏡片的一個表面可由模具部件101或102形成，并且鏡片的另一個表面可利用 車床加工方法或其他方法形成。
[0101] 在一些示例性實施例中，優(yōu)選的鏡片材料包括含有機(jī)硅的組分。"含有機(jī)硅的組 分"是指在單體、大分子單體或預(yù)聚物中含至少一個[-Si-O-]單元的組分。優(yōu)選地，以含 有機(jī)硅的組分的總分子量計，所有Si和所連接的0在含有機(jī)硅的組分中以大于約20重 量％，還更優(yōu)選地大于30重量％的量存在?？捎玫陌袡C(jī)硅的組分優(yōu)選地包含可聚合的 官能團(tuán)，諸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基內(nèi)酰胺、 N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能團(tuán)。
[0102] 在一些示例性實施例中，圍繞插入物的眼科鏡片裙邊（也稱為插入物封裝層）可 包含標(biāo)準(zhǔn)水凝膠眼科鏡片制劑。具有可合格地匹配多種插入物材料的特性的示例性材料可 包括例如那拉菲康族（包括那拉菲康A(chǔ)和那拉菲康B)和依他菲康族（包括依他菲康A(chǔ))。 下文將對與本領(lǐng)域一致的材料性質(zhì)進(jìn)行更全面的技術(shù)討論。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可認(rèn)識 至IJ，除所討論的那些材料之外的其它材料還可形成被密封和封裝插入物的合格的封裝件或 部分封裝件，并且應(yīng)將其視為符合并包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
[0103] 合適的含有機(jī)硅的組分包括由式I表示的化合物
[0104]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有可變光學(xué)插入物的眼科鏡片裝置，所述眼科鏡片裝置具有光學(xué)區(qū)和非光學(xué) 區(qū)，所述眼科鏡片裝置包括： 可變光學(xué)插入物，所述可變光學(xué)插入物包括位于所述光學(xué)區(qū)內(nèi)的至少一部分并包括插 入物前曲面件和插入物后曲面件，其中所述前曲面件的后表面和所述后曲面件的前表面至 少在所述光學(xué)區(qū)內(nèi)的部分中具有不同的表面曲率半徑； 能量源，所述能量源至少在包括所述非光學(xué)區(qū)的區(qū)域中被嵌入所述插入物中；并且 所述可變光學(xué)插入物包括含液晶材料的層，其中所述層包含液晶材料微滴。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科鏡片裝置，其中所述液晶材料微滴具有尺寸小于約1微 米的平均直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中在包含液晶材料微滴的所述層內(nèi)，包含 所述微滴的區(qū)域為包含液晶材料的所述層的子集并具有能夠引起補充不同的插入物表面 半徑的效應(yīng)的光學(xué)效應(yīng)的成形輪廓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中在包含液晶材料微滴的所述層內(nèi)，所述 微滴的密度為空間上變化的，使得所述變化能夠引起補充不同的插入物表面半徑的效應(yīng)的 光學(xué)效應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中所述鏡片為接觸鏡片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼科鏡片裝置，還包括： 鄰近所述前曲面件的后表面的第一電極材料層；和 鄰近所述后曲面件的前表面的第二電極材料層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼科鏡片裝置，其中當(dāng)跨所述第一電極材料層和所述第二電 極材料層施加電勢時，所述液晶材料層改變其折射率，從而影響穿過所述液晶材料層的光 線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的眼科鏡片裝置，其中所述可變光學(xué)插入物改變所述鏡片的聚 焦特性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的眼科鏡片裝置，還包括 電路，其中所述電路控制電能從所述能量源到所述第一電極層和第二電極層的流動。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的眼科鏡片裝置，其中所述電路包括處理器。
11. 一種具有可變光學(xué)插入物的眼科鏡片裝置，所述眼科鏡片裝置具有光學(xué)區(qū)和非光 學(xué)區(qū)，所述眼科鏡片裝置包括： 可變光學(xué)插入物，所述可變光學(xué)插入物包括位于所述光學(xué)區(qū)內(nèi)的至少一部分并包括插 入物前曲面件、中間曲面件和插入物后曲面件，其中所述前曲面件的后表面和所述中間曲 面件的前表面至少在所述光學(xué)區(qū)內(nèi)的部分中具有不同的曲率半徑； 能量源，所述能量源至少在包括所述非光學(xué)區(qū)的區(qū)域中被嵌入所述插入物中；并且 所述可變光學(xué)插入物包括含液晶材料的至少第一層，其中包含液晶材料的所述第一層 包含液晶材料微滴。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的眼科鏡片裝置，其中所述液晶材料微滴具有尺寸小于1微 米的平均直徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中在包含液晶材料微滴的所述層內(nèi)，包 含所述微滴的區(qū)域為包含液晶材料的所述層的子集并具有能夠引起補充不同的插入物表 面半徑的效應(yīng)的光學(xué)效應(yīng)的成形輪廓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中在包含液晶材料微滴的所述層內(nèi)，所 述微滴的密度為空間上變化的，使得所述變化能夠引起補充不同的插入物表面半徑的效應(yīng) 的光學(xué)效應(yīng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中所述鏡片為接觸鏡片。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的眼科鏡片裝置，還包括： 鄰近所述前曲面件的后表面的第一電極材料層；和 鄰近所述中間曲面件的前表面的第二電極材料層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的眼科鏡片裝置，其中當(dāng)跨所述第一電極材料層和所述第二 電極材料層施加電勢時，所述液晶材料層改變其折射率，從而影響穿過所述液晶材料層的 光線。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的眼科鏡片裝置，其中所述可變光學(xué)插入物改變所述鏡片的 聚焦特性。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的眼科鏡片裝置，還包括 電路，其中所述電路控制電能從所述能量源到所述第一電極層和第二電極層的流動。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的眼科鏡片裝置，其中所述電路包括處理器。
【文檔編號】G02F1/13GK104516122SQ201410474952
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】B. 普格 R., A. 弗里特施 F., D. 里亞爾 J., 帕諾吉勞-斯 P., 托納 A., V. 塔比里安 N., 塞拉克 S., 尤斯科瓦 O., 德斯奧 L. 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司