用于包含電介質和納米級液晶微滴的眼科裝置的方法和設備的制作方法

用于包含電介質和納米級液晶微滴的眼科裝置的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發明公開了用于將可變光學插入物提供在眼科鏡片中的方法和設備。所述可變光學插入物可以具有表面，所述表面具有不同的曲率半徑。可以使用液晶層來提供可變光學功能，并且在某些實施例中，所述液晶層可以包含納米級微滴。能量源能夠給所述眼科鏡片內包含的可變光學插入物供應動力。在某些實施例中，眼科鏡片從有機硅水凝膠澆鑄模塑而成。多種眼科鏡片實體可以包括電活性的液晶層以在電學上控制折射特性。
【專利說明】用于包含電介質和納米級液晶微滴的眼科裝置的方法和設 備
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年9月17日提交的臨時申請61/878, 723的優先權。

【技術領域】
[0003] 本發明涉及具有可變光學能力的眼科鏡片裝置，并且更具體地，在某些實施例中， 涉及使用液晶元件制造具有可變光學插入物的眼科鏡片。

【背景技術】
[0004] 傳統上，眼科鏡片（諸如接觸鏡片或眼內鏡片）會提供預定的光學性質。例如，接 觸鏡片可以提供以下的一項或多項：視力矯正功能性；美容增強；和治療效果，但是僅一組 視力矯正功能。每種功能由鏡片的物理特性提供。基本上，將折射性質整合進鏡片中的設 計會提供視力矯正功能性。摻入鏡片中的顏料可提供美容增強作用。摻入鏡片中的活性劑 可提供治療功能。
[0005] 迄今為止，已經將眼科鏡片中的光學性質設計成鏡片的物理特性。通常，已經確定 光學設計，然后在鏡片的制造過程中賦予給鏡片，例如通過澆鑄模塑或板條覆蓋。一旦已經 形成鏡片以后，鏡片的光學性質已經保持靜止。但是，佩帶者有時可能發現，具有超過一個 他們可得到的焦度以便提供視力調節是有益的。不同于眼鏡佩帶者（其可以改變眼鏡以改 變光學矯正），在沒有重大努力或者用接觸鏡片或眼內鏡片補償眼鏡的情況下，接觸鏡片佩 帶者或具有眼內鏡片的人尚不能改變他們的視力矯正的光學特性。


【發明內容】

[0006] 因此，本發明包括與具有液晶元件的可變光學插入物有關的新發明，所述液晶元 件可以被供能和摻入眼科裝置中，其能夠改變所述裝置的光學性質。這樣的眼科裝置的例 子可以包括接觸鏡片或眼內鏡片。另外，提供了用于形成眼科鏡片的方法和設備，所述眼科 鏡片含有具有液晶元件的可變光學插入物。一些實施例還可以包括具有剛性的或可變形的 供能插入物的、澆鑄模塑的有機硅水凝膠接觸鏡片，所述接觸鏡片另外包括可變光學部分， 其中所述插入物以生物相容的方式被包含在所述眼科鏡片內。
[0007] 因此，本發明包括具有可變光學插入物的眼科鏡片的公開、用于形成具有可變光 學插入物的眼科鏡片的設備、和用于制造它們的方法。可以將能量源放置或裝配在可變光 學插入物上，并且可以將所述插入物鄰近第一模具部件和第二模具部件之一或二者放置。 將包含反應性單體混合物（在下文中被稱作反應性單體混合物）的組合物放置在第一模具 部件和第二模具部件之間。將所述第一模具部件鄰近所述第二模具部件定位，由此形成鏡 片腔體，使得供能介質插入物和至少一些反應性單體混合物位于所述鏡片腔體中；將所述 反應性單體混合物暴露于光化輻射以形成眼科鏡片。通過控制反應性單體混合物所暴露的 光化輻射來形成鏡片。在某些實施例中，眼科鏡片套筒或插入物包封層可以包含標準的水 凝膠眼科鏡片制劑。具有可以提供與眾多插入物材料的可接受匹配的特征的示例性材料 可以包括，例如，NarafiIcon 家族（包括 NarafiIcon A 和 NarafiIcon B)、EtafiIcon 家族 (包括 Etafilcon A)、Galyfilcon A 和 Senofilcon A。
[0008] 用于形成具有液晶元件的可變光學插入物的方法和得到的插入物是不同實施例 的重要方面。在某些實施例中，所述液晶可以位于2個定向層之間，所述定向層可以設置液 晶的靜止取向。那2個定向層可以通過電極與能量源電連通，所述電極放置在含有可變光 學部分的基底層上。所述電極可以通過與能量源互連的中間體供能，或通過嵌入在插入物 中的部件直接供能。
[0009] 定向層的供能可以造成液晶從靜止取向轉換至供能取向。在以2個供能水平（開 或關）運行的實施例中，所述液晶可以僅具有一個供能取向。在其它替代實施例中，在供能 沿著能量水平標尺發生的情況下，所述液晶可以具有多個供能取向。可以導出其它實施例， 其中所述供能過程可以通過供能脈沖造成不同狀態之間的轉換。
[0010] 得到的分子的定向和取向可以影響穿過液晶層的光，由此造成可變光學插入物的 變化。例如，所述定向和取向可以在入射光以后與折射特性一起起作用。另外，所述效應可 以包括光的偏振的改變。一些實施例可以包括可變光學插入物，其中供能會改變鏡片的聚 焦特性。
[0011] 在某些實施例中，可以以下述方式形成液晶層：其中造成包含液晶分子的可聚合 混合物發生聚合。通過以不同的方式控制聚合，液晶分子微滴可以隨著它形成而與聚合層 分離。在某些實施例中，可以控制該過程，使得微滴是納米級，這可以意味著，微滴集合的平 均或中位直徑是小于大致1微米的長度。在某些其它形式中，所述平均或中位直徑也可以 是小于大致0.1微米的長度。
[0012] 因此，在某些實施例中，通過將包含液晶分子的可變光學插入物摻入眼科裝置內， 可以形成眼科裝置。所述可變插入物可以包含至少可位于眼科裝置的光學區中的部分。所 述可變插入物可以包含前插入件和后插入件。所述前插入件和后插入件之一或二者的表面 以不同方式彎曲，并且在某些實施例中，所述前插入件的后表面的曲率半徑可以不同于所 述后插入件的前表面的曲率半徑。可以將能量源包含在所述鏡片中和在所述插入物中，并 且在某些實施例中，可以定位所述能量源，其中所述能量源的至少一部分是在所述裝置的 非光學區中。
[0013] 在某些實施例中，可以進一步限定包含液晶材料微滴的層，使得在所述包含液晶 材料微滴的層內，包含所述微滴的區域是包含液晶材料的層的子集，并且具有能夠引起光 學效應的成形外形，所述光學效應補充插入物表面的隨區域變化的電介質厚度的效應。
[0014] 在某些實施例中，可以進一步限定包含液晶材料微滴的層，使得在所述包含液晶 材料微滴的層內，所述微滴的密度在空間上變化，使得所述變化能夠引起光學效應，所述光 學效應補充插入物表面的隨區域變化的電介質厚度的效應。
[0015] 所述插入物可以至少包含第一液晶材料，并且所述液晶材料也可以存在于這樣的 微滴中，其中微滴集合的平均或中位直徑可以具有在長度上小于1微米的直徑或者被視作 納米級。
[0016] 在某些實施例中，所述眼科裝置可以是接觸鏡片。
[0017] 在某些實施例中，所述眼科裝置的插入物可以包含由各種材料制成的電極，所述 材料包括透明材料諸如ITO作為一個非限制性實例。第一電極可以位于前曲面件的后表面 附近，并且第二電極可以位于后曲面件的前表面附近。當跨所述第一電極和第二電極施加 電勢時，可以跨位于所述電極之間的液晶層建立電場。跨液晶層施加電場可以造成在該層 內的液晶分子與所述電場物理定向。在某些實施例中，所述液晶分子可以位于該層內的微 滴中，并且在某些實施例中，所述微滴可以具有尺寸小于1微米的平均直徑。當液晶分子與 電場定向時，隨著光線橫穿含有液晶分子的層，所述定向可以造成光線可以感知的光學特 性的變化。一個非限制性實例可以是，定向的變化可以改變折射率。在某些實施例中，光學 特性的變化可以導致鏡片的聚焦特性的變化，所述鏡片具有含有液晶分子的層。
[0018] 在某些實施例中，所述的眼科裝置可以包括處理器。
[0019] 在某些實施例中，所述的眼科裝置可以包括電路。所述電路可以控制或引導電流 在眼科裝置內流動。所述電路可以控制電流從能量源流向所述第一電極元件和第二電極元 件。
[0020] 在某些實施例中，所述插入物裝置可以不僅包含前插入件和后插入件。一個或多 個中間件可以位于所述前插入件和所述后插入件之間。在一個實例中，一個含液晶層可以 位于所述前插入件和所述中間件之間。所述插入物可以包含至少可位于眼科裝置的光學區 中的部分。所述前插入件、中間插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式彎曲，并且 在某些實施例中，所述前插入件的后表面的曲率半徑可以不同于所述中間插入件的前表面 的曲率半徑。可以將能量源包含在所述鏡片中和在所述插入物中，并且在某些實施例中，可 以定位所述能量源，其中所述能量源的至少一部分是在所述裝置的非光學區中。
[0021] 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以至少包含第一液晶 分子，并且所述一個或多個液晶分子也可以存在于這樣的微滴中，其中微滴集合的平均或 中位直徑可以具有在長度上小于1微米的直徑或者被視作納米級。
[0022] 在某些具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的實施例中，所述眼科裝 置可以是接觸鏡片。
[0023] 在某些實施例中，所述具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的眼科裝 置的插入物可以包含由各種材料制成的電極，所述材料包括透明材料諸如ITO作為一個非 限制性實例。第一電極可以位于前曲面件的后表面附近，并且第二電極可以位于中間件的 前表面附近。當跨所述第一電極和第二電極施加電勢時，可以跨位于所述電極之間的液晶 層建立電場。跨液晶層施加電場可以造成在該層內的液晶分子與所述電場物理定向。在某 些實施例中，所述液晶分子可以位于該層內的微滴中，并且在某些實施例中，所述微滴可以 具有尺寸小于1微米的平均直徑。當液晶分子與電場定向時，隨著光線橫穿含有液晶分子 的層，所述定向可以造成光線可以感知的光學特性的變化。一個非限制性實例可以是，定向 的變化可以改變折射率。在某些實施例中，光學特性的變化可以導致鏡片的聚焦特性的變 化，所述鏡片具有含有液晶分子的層。
[0024] 在某些實施例中，所述中間件可以包含多個連接在一起的部件。
[0025] 在某些其中插入物裝置可以包含前插入件、后插入件和一個或多個中間件的實施 例中，含液晶層可以位于前插入件和中間件之間或中間件和后插入件之間。另外，偏振元件 同樣可以位于可變插入物裝置內。所述可變插入物可以包含至少可位于眼科裝置的光學區 中的部分。所述前插入件、中間插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式彎曲，并且 在某些實施例中，所述前插入件的后表面的曲率半徑可以不同于所述中間插入件的前表面 的曲率半徑。可以將能量源包含在所述鏡片中和在所述插入物中，并且在某些實施例中，可 以定位所述能量源，其中所述能量源的至少一部分是在所述裝置的非光學區中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 從本發明的優選實施例（如在附圖中解釋的）的下述更具體描述中會明白本發明 的前述和其它特征和優點。
[0027] 圖1示出了可以用于實現本發明的一些實施例的示例性的模具組裝設備部件。
[0028] 圖2A和2B示出了具有可變光學插入物實施例的一種示例性的供能眼科鏡片。
[0029] 圖3A和3B示出了可變光學插入物的橫斷面視圖，其中所述可變光學插入物的前 曲面件和后曲面件可以具有跨可變光學部分變化的電介質層。
[0030] 圖4A和4B示出了具有可變光學插入物的眼科鏡片裝置實施例的橫斷面視圖，其 中所述可變光學部分可以包含納米級液晶微滴。
[0031] 圖5示出了一個示例性實施例或可變光學插入物，其中所述可變光學部分可以包 含納米級液晶微滴。
[0032] 圖6示出了包含插入物的可變光學鏡片的一個替代實施例，其中所述可變光學部 分可以包含納米級液晶微滴。
[0033] 圖7示出了用于形成具有可變光學插入物的眼科鏡片的方法步驟，所述可變光學 插入物可以包含納米級液晶微滴。
[0034] 圖8示出了用于將包含納米級液晶微滴的可變光學插入物放入眼科鏡片模具部 件中的設備部件的一個例子。
[0035] 圖9示出了可以用于實現本發明的一些實施例的處理器。
[0036] 圖10A、IOB和IOC示出了包含插入物的可變光學鏡片的一個替代實施例，其中所 述可變光學部分可以包含納米級液晶微滴的成形區域。
[0037] 圖11、IlAUlB和IlC示出了包含插入物的可變光學鏡片的一個替代實施例，其中 所述可變光學部分可以包含不同的納米級液晶微滴密度。

【具體實施方式】
[0038] 本發明包括用于制造具有可變光學插入物的眼科鏡片的方法和設備，其中所述可 變光學部分包含液晶或復合材料，所述復合材料本身包括液晶組分。另外，本發明包括具有 可變光學插入物的眼科鏡片，所述可變光學插入物包含摻入眼科鏡片中的液晶。
[0039] 根據本發明，形成具有嵌入的插入物和能量源（諸如電化學電池或電池，作為能 量貯存裝置）的眼科鏡片。在某些示例性實施例中，可以將包含能量源的材料包封并與眼 科鏡片所在的環境分離。在某些示例性實施例中，所述能量源可以包括可以以基本的或可 再充電的構型使用的堿性電化學電池化學。
[0040] 佩帶者控制的調節裝置可以用于改變光學部分。所述調節裝置可以包括，例如，用 于增加或減少電壓輸出或連接和脫離能量源的電子器件或無源裝置。一些示例性實施例還 可以包括自動化調節裝置，以根據測量的參數或佩帶者輸入經由自動化設備來改變可變光 學部分。佩帶者輸入可以包括，例如，通過無線設備控制的轉換。無線可以包括，例如，射頻 控制、磁開關、構成圖案的光發射和電感轉換。在其它示例性實施例中，活化可以響應于生 物學功能或響應于眼科鏡片內的感知元件的測量結果而發生。作為一個非限制性實例，其 它示例性實施例可以源自由環境光照條件的變化觸發的活化。
[0041] 當通過電極供能而建立的電場造成在液晶層內重新定向由此使分子從靜止取向 轉換至供能取向時，可以發生光學能力的變化。在其它替代性的示例性實施例中，可以利用 由電極供能對液晶層的改變造成的不同效應，例如，通過改變光偏振狀態，具體地，偏振旋 轉。
[0042] 在某些使用液晶層的示例性實施例中，在可以供能的眼科鏡片的非光學區部分中 可以存在元件，而其它的實施例可能不需要供能。在沒有供能的實施例中，液晶可以基于一 些外部因素（例如，環境溫度或環境光）而被動變化。
[0043] 液晶鏡片可以給入射在它的主體上的偏振光提供電學上可變的折射率。2個鏡片 的組合（其中光軸取向在第二鏡片中相對于第一鏡片旋轉）會實現這樣的鏡片元件：其可 以能夠將折射率變為環境非偏振光。
[0044] 通過將電活性的液晶層與電極組合，可以衍生出這樣的物理實體：其可以通過跨 電極施加電場來控制。如果在液晶層的周圍存在電介質層，那么跨電介質層的場和跨液晶 層的場可以組合成跨電極的場。在三維形狀中，基于電動力學原理以及電介質層和液晶層 的幾何形狀，可以估測跨所述層的場的組合的性質。如果以不均勻的方式制造電介質層的 有效電厚度，那么跨電極的場的效應可以通過電介質的有效形狀來"成形"，并建立液晶層 的折射率在尺寸上成形的變化。在某些示例性實施例中，這樣的成形可以產生具有呈現可 變聚焦特性的能力的鏡片。
[0045] 當含有液晶層的物理鏡片元件本身成形為具有不同的聚焦特性時，可以衍生出一 個替代性的示例性實施例。然后可以基于使用電極跨液晶層施加電場，使用液晶層的電學 上可變的折射率來引入鏡片的聚焦特性的變化。液晶層的折射率可以被稱作有效折射率， 并且可能將與折射率有關的每次處理視作同樣表示有效折射率。所述有效折射率可以得自 例如具有不同折射率的多個區域的重疊。在某些示例性實施例中，有效方面可以是不同區 域貢獻的平均值，而在其它示例性實施例中，有效方面可以是在入射光后區域效應或分子 效應的重疊。前包圍表面與液晶層一起形成的形狀以及后包圍表面與液晶層一起形成的形 狀可以以第一次序決定系統的聚焦特性。
[0046] 在以下部分中，將給出本發明的實施例的詳細描述。優選的和替代性的實施例的 描述僅僅是示例性實施例，并且本領域技術人員應當理解，變化、修改和改變可以是顯而易 見的。因此，應當理解，所述示例性實施例不限制基礎發明的范圍。
[0047] 詞:T表
[0048] 在與本發明有關的本說明書和權利要求書中，可以使用以下定義所適用的各個術 語：
[0049] 定向層：在本文中用于表示鄰近液晶層的層，該層影響和定向液晶層內的分子的 取向。得到的分子的定向和取向可以影響穿過液晶層的光。例如，所述定向和取向可以在 入射光后與折射特性一起起作用。另外，所述效應可以包括光的偏振的改變。
[0050] 電連通：在本文中用于表示受電場影響。在傳導性材料的情況下，所述影響可以源 自或者導致電流的流動。在其它材料中，可以是電勢場造成影響，諸如沿著場線定向永久性 的和感應的分子偶極子的趨勢，作為一個例子。
[0051] 供能：在本文中用于表示能夠供給電流或能夠在其內部存有電能的狀態。
[0052] 供能取向：在本文中用于表示，當受由能量源激勵的勢場的效應影響時，液晶分子 的取向。例如，如果能量源作為開或關運行，含液晶的裝置可以具有一種供能取向。在其它 示例性實施例中，供能取向可以沿著受施加的能量的量影響的標尺而變化。
[0053] 能量：在本文中用于表示讓物理系統做功的能力。在本發明內的許多用途可能涉 及能夠在做功中執打電動作的能力。
[0054] 能量源：在本文中用于表示能夠供給能量或使生物醫療裝置處于供能狀態的裝 置。
[0055] 能量采集器：在本文中用于表示能夠從環境中提取能量并將其轉化為電能的裝 置。
[0056] 眼內鏡片：在本文中用于表示嵌入眼內的眼科鏡片。
[0057] 形成鏡片的混合物或反應性混合物或反應性單體混合物（RMM):在本文中用于表 示可以固化并交聯或交聯以形成眼科鏡片的單體或預聚物材料。各種示例性實施例可以 包括含有一種或多種添加劑的形成鏡片的混合物，所述添加劑是例如：紫外線隔離劑、著色 齊U、光敏引發劑或催化劑和在眼科鏡片（例如，接觸鏡片或眼內鏡片）中可能需要的其它添 加劑。
[0058] 形成鏡片的表面：在本文中用于表示用于模制鏡片的表面。在某些示例性實施例 中，任何此類表面可以具有光學性質表面光潔度，這指示，它足夠光滑，并且成型使得鏡片 表面在光學上是可接受的，所述鏡片表面通過與模塑表面接觸的形成鏡片的混合物的聚合 而成型。此外，在某些實施例中，形成鏡片的表面可以具有給鏡片表面賦予期望的光學特性 所必需的幾何形狀，包括例如球形、非球形和柱形度數、波前像差校正和角膜形貌校正。
[0059] 液晶：在本文中用于表示具有在常規液體和固體晶體之間的性能的物質狀態。液 晶不可表征為固體，但是它的分子表現出某種定向程度。本文中使用的液晶不限于特定相 或結構，但是液晶可以具有特定靜止取向。可以通過外力（例如，溫度、磁性或電）來操縱 液晶的取向和相，這取決于液晶的種類。
[0060] 鋰離子電池：在本文中用于表示這樣的電化學電池：鋰離子穿過所述電池移動以 產生電能。這種通常被稱為電池的電化學電池可以以其典型形式進行重供能或再充電。
[0061] 介質插入物或插入物：在本文中用于表示能夠支持在眼科鏡片內的能量源的可變 形的或剛性的基底。在某些示例性實施例中，所述介質插入物也包括一個或多個可變光學 部分。
[0062] 模具：在本文中用于表示可以用于從未固化的制劑形成鏡片的剛性或半剛性物 體。一些優選的模具包括構成前曲面模具部件和后曲面模具部件的兩個模具部件。
[0063] 眼科鏡片或鏡片：在本文中用于表示安設在眼睛內或眼睛表面上的任何眼科裝 置。這些裝置可提供光學矯正或可以是美容性的。例如，術語鏡片可以表示接觸鏡片、眼內 鏡片、覆蓋鏡片、眼睛插入物、光學插入物或其它類似的裝置，其用于矯正或改進視力，或用 于在美容方面方面增強眼睛生理學（如虹膜顏色）而不會影響視力。在某些實施例中，本 發明的優選鏡片是從有機硅彈性體或水凝膠（包括，例如，有機硅水凝膠和氟水凝膠）制成 的軟接觸鏡片。
[0064] 光學區：在本文中用于表示這樣的眼科鏡片區域：眼科鏡片的佩戴者透過該區域 進行觀看。
[0065] 功率：在本文中用于表示每單位時間內所做的功或所傳遞的能量。
[0066] 可再充電的或可重供能的：在本文中用于表示恢復到具有更大做功本領的狀態的 能力。在本發明內的許多用途可與能夠在一定的恢復時間段內使電流以一定速率流動的恢 復能力相關。
[0067] 重供能或再充電：在本文中用于表示，將能量源恢復到具有更大的做功能力的狀 態。在本發明內的許多用途可與將裝置恢復至在一定恢復時間段內使電流以一定速率流動 的能力有關。
[0068] 從模具釋放：在本文中用于表示鏡片與模具完全分離，或者只是松散地附著，使得 它可通過輕輕晃動移除或用拭子推離。
[0069] 靜止取向：在本文中用于表示，處于它的靜止非供能狀態的液晶裝置的分子的取 向。
[0070] 可變光學：在本文中用于表示改變光學性質（例如，鏡片的光學功率或偏振角）的 能力。
[0071] 眼科鏡片
[0072] 參考圖1，描繪了形成眼科裝置的設備100,所述眼科裝置含有密封的和包封的插 入物。所述設備包括一個示例性的前曲面模具102和一個匹配的后曲面模具101。所述眼 科裝置的可變光學插入物104和主體103可以位于前曲面模具102和后曲面模具101的內 部。在某些示例性實施例中，主體103的材料可以是水凝膠材料，并且可變光學插入物104 可以在所有表面上被該材料包圍。
[0073] 可變光學插入物104可以含有多個液晶層109和110。其它示例性實施例可以包 括單個液晶層，其中的一些在以后的部分中討論。設備100的應用可以建立一種新穎的眼 科裝置，其包含具有眾多密封區域的部件的組合。
[0074] 在某些示例性實施例中，具有可變光學插入物104的鏡片可以包括剛性中央軟套 筒設計，其中包括液晶層109和110的中央剛性光學元件與大氣以及在各個前表面和后表 面上的角膜表面直接接觸。將鏡片材料（通常為水凝膠材料）的軟套筒附接到剛性光學元 件的周圍，并且所述剛性光學元件也可以給得到的眼科鏡片添加能量和功能性。
[0075] 參考圖2A(在200,俯視圖）和圖2B (在250,橫截面視圖），顯示了可變光學插入 物的一個示例性實施例。在該視圖中，顯示了在可變光學插入物200的周圍部分211中的 能量源210。能量源210可以包括，例如，薄膜式可再充電的鋰離子電池或基于堿性電池的 電池。能量源210可以連接至互連部件214以實現互連。在225和230處的其它互連例如 可以將能量源210連接至電路諸如零件205。在其它示例性實施例中，插入物可以具有放置 在其表面上的互連部件。
[0076] 在某些示例性實施例中，可變光學插入物200可以包括柔性基底。該柔性基底可 以形成這樣的形狀：其以前面討論的類似方式或通過其它方式接近于典型鏡片形式。但是， 為了添加額外的柔性，可變光學插入物200可以包括額外的形狀部件，諸如沿著它的長度 的放射狀切口。可以存在多個電子元件，諸如由205指示的電子元件，諸如集成電路、分立 元件、無源元件和也可以包括的此類裝置。
[0077] 還示出了可變光學部分220。通過在可變光學插入物中施加電流，所述電流通常又 可以改變跨液晶層建立的電場，可變光學部分可以按指令變化。在某些示例性實施例中，可 變光學部分220包含一個薄層，所述薄層包含在2個透明基底層之間的液晶。可以存在眾 多在電學上活化和控制可變光學件的方式，通常通過電子電路205的作用。電子電路205 可以以不同方式接收信號，并且還可以連接至感知元件，所述感知元件也可以是在插入物 (諸如零件215)中。在某些示例性實施例中，可以將可變光學插入物包封在鏡片套筒255 中，所述鏡片套筒255可以包含水凝膠材料或其它合適的材料以形成眼科鏡片。在這些示 例性實施例中，眼科鏡片可以包含眼科套筒255和包封的眼科鏡片插入物200,所述眼科鏡 片插入物200本身可以包含液晶材料的層或區域或包含液晶材料，并且在某些示例性實施 例中，所述層可以包含納米級液晶微滴材料。
[0078] 何括液晶元件的可奪光學插入物
[0079] 參考圖3A，用液晶層325示出了可以插入在眼科鏡片中的可變光學部分300。可變 光學部分300可以具有與已經在本說明書的其它部分中討論的那些類似的材料多樣性和 結構關聯性。在某些示例性實施例中，可以將透明電極350放在第一透明基底355上。所 述第一鏡片部件可以包括電介質層340。所述層可以包含電介質膜，并且在某些示例性實施 例中，可以將定向層放在層340上。在其它示例性實施例中，可以以使定向層具有雙重功能 的方式形成電介質層。在包含電介質層的示例性實施例中，第一鏡片表面340的電介質層 的形狀可以形成所描繪的隨區域變化的電介質厚度。這樣的隨區域變化的形狀可以在彎曲 層的幾何效應上面引入鏡片元件的額外聚焦能力。在某些示例性實施例中，例如，通過在第 一透明電極350第一透明基底355組合上面注射模塑，可以形成成形的電介質層。
[0080] 在某些示例性實施例中，第一透明電極350和第二透明電極315可以以不同方式 成形。在某些實例中，所述成形可以導致形成單獨的獨特區域，該區域可以具有單獨施加的 供能。在其它實例中，可以使電極形成圖案，諸如從鏡片的中央至周圍的螺旋，這可以跨液 晶層325施加可變的電場。在任一種情況下，這樣的電極成形可以在使電介質層在電極上 成形之外或者替代這樣的成形而進行。以這些方式使電極成形也可以在運行下引入鏡片元 件的額外聚焦能力。
[0081] 液晶層325可以位于第一透明電極350和第二透明電極315之間。可以將第二 透明電極315附接到第二透明基底層310,其中從第二透明基底層310至第一透明基底層 355形成的裝置可以含有眼科鏡片的可變光學部分。2個定向層也可以位于電介質層上面 的320和330處，并且可以包圍液晶層325。在320和330處的定向層可以起限定眼科鏡片 的靜止取向的功能。在某些示例性實施例中，電極層320和330可以與液晶層325電連通， 并造成取向從靜止取向轉換至至少一個供能取向。
[0082] 參考圖3B，用納米級液晶微滴層375示出了可以插入在眼科鏡片中的可變光學部 分356的一個替代方案。與圖3A中的可變光學部分300類似，在所述插入物內可以存在成 形電介質層。例如，包括385、390和395在內的層可以在示例性的第一鏡片部件397上面 形成復合的成形電介質層。電介質層的電效應可以形成當給插入物供能時跨含液晶層375 施加的有效電場。第一透明電極396可以位于第一基底層或鏡片部件397上，并且第二透 明電極365可以位于第二基底層360上。在某些示例性實施例中，定向層380和370也可 以位于液晶層375周圍，并影響其中的分子的定向。
[0083] 可以用在385、390和395處的多個電介質層描繪插入物356(其也可以被稱作可 變光學部分356)。在某些實施例中，一類電介質材料可以包含層385和395,而不同類型的 材料可以包含層390。在某些示例性實施例中，這樣的相對復雜的結構可以實現在不同頻率 具有不同有效介電強度的電介質材料的組合。例如，層385和395可以以非限制性的意義 包含二氧化硅，而在層390處的材料可以是水溶液。在光頻率，可以以使得對光束的效應在 所有層中類似的方式形成這些層。然而，在如可以施加于電極365和396的較低電頻率，水 層390可以具有不同于其它層的電介質性質，從而實現在介電場的區域成形方面增強的效 應，所述效應可以跨液晶層375運行。
[0084] 可變光學部分356可以包括可形成表面層的中間基底層385,在所述表面層上面 可以放置液晶層375。在某些實施例中，如果所述第二鏡片元件是呈液體形式，所述中間基 底層385也可以起包含第二鏡片元件390的作用。一些實施例可以包括位于第一定向層 360和第二定向層370之間的液晶層375,其中第二定向層370放置在第二透明電極365上 面。頂基底層360可以含有形成可變光學部分356的層的組合，所述可變光學部分356可 以對跨它的電極365和396施加的電場做出應答。定向層370和380可以通過多種方式影 響可變光學部分356的光學特性。
[0085] 何含分散有液晶微滴的納米級聚合物層的液晶裝置
[0086] 參考圖4A和4B，用聚合物層435和分散有液晶微滴的納米級聚合物示出了可以插 入眼科鏡片中的可變光學部分（圖4A)。以廣泛的示例性方式在眾多位置示出了微滴，所述 位置之一可以在實例430處描繪。聚合的區域可以給出膜結構定義和形狀，而在液晶材料 中富含的微滴（諸如430)可以對透射穿過該層的光具有顯著的光學效應。
[0087] 納米尺寸的微滴是有用的，因為它們的尺寸足夠小，使得在供能狀態和非供能狀 態時在微滴和鄰近層之間的改變的折射率在散射過程方面可能不是顯著的。并且，重要的 是，它們在材料的折射率的有效值中的貢獻通常可以獨立于光束的偏振。從技術講，與大多 數基于液晶的裝置相比，所述材料還具有一個優點：它不需要在模具邊緣處的定向層和預 定向規程。
[0088] 將液晶限制為納米尺寸微滴可以使得分子在微滴內更難以旋轉。該效應可以導致 較大電場被用于將定向液晶分子成供能狀態。同樣，液晶分子的化學結構的工程改造也可 以幫助限定這樣的條件：其允許需要較低電場即可建立定向的狀態。
[0089] 存在眾多形成聚合物的方式，所述聚合物分散有在400處解釋的類型的液晶層。 在第一個實例中，可以形成單體和液晶分子的混合物，并將所述組合加熱以形成同質混合 物。接著，可以將所述混合物施加于前曲面插入件410,然后通過添加后曲面或中間插入物 曲面件450而包封在鏡片插入物中。然后可以以受控的和預定的速率冷卻含有液晶混合物 的插入物。隨著所述混合物冷卻，相對純的液晶單體區域可以作為微滴或層內的微滴而沉 淀。然后可以進行催化單體聚合的后續加工步驟。在某些實例中，可以證實所述混合物上 的光化輻射會引發聚合。
[0090] 在另一個實例中，還可以制備液晶和液晶單體的混合物。在該實例中，可以將所述 混合物施加于前曲面件410或后曲面或中間插入物曲面件450,然后可以施加額外部件。施 加的混合物可以已經含有用于觸發聚合反應的組分。可替代地，可以證實所述混合物上的 光化輻射會引發聚合。對于單體和引發劑的某些材料選擇，可以在一定速率以下述方式進 行聚合反應：可以形成液晶單體的高濃度區域，其類似于微滴或在聚合的材料網絡內的微 滴。這些微滴可以被聚合的材料包圍，所述聚合的材料也含有一定量的液晶分子。這些液晶 分子在完全聚合之前可以在聚合物基質內自由移動，并且也可以能夠感知它們的鄰近區域 中的定向效應，所述鄰近區域可以是其它液晶分子或在液晶混合物所施加的插入件的表面 上的定向部件。如果存在的話，所述定向區域可以確定聚合物基質內的液晶分子的靜止狀 態，并且可以確定在已經發生顯著聚合以后聚合的區域中的液晶分子的固定取向。同樣，所 述聚合物中的定向的液晶分子也可以對液晶分子微滴內的液晶分子施加定向效應。因而， 組合的聚合的區域和包括的微滴區域的層可以以天然定向狀態存在，所述天然定向狀態通 過在用液晶中間層形成插入物之前在插入件上包含定向部件而預定。
[0091] 還可以在沒有通過定向層定向的能力的情況下形成納米級液晶微滴。這可以是因 為沒有形成定向層，或者因為納米級微滴離定向層或離能夠傳遞定向層的定向效應的分子 足夠遠。如在圖4A的430處的描繪所見，在沒有定向層或對分子的定向力存在下，液晶分 子的取向可以是隨機的。
[0092] 可以存在眾多將液晶分子摻入聚合的或膠凝的區域中的方式。在前面的描述中， 已經描述了一些方式。盡管如此，建立分散有液晶層的聚合物的任意方法可以構成在本發 明范圍內的技術，并且可以用于建立眼科裝置。前面的實例提及單體用于建立包圍液晶分 子微滴的聚合層的用途。聚合單體的狀態可以是聚合的材料的晶型、半晶型或無定形形式， 或在其它示例性實施例中，也可以作為聚合單體的膠凝形式或半膠凝形式存在。
[0093] 圖4A中的可變光學部分可以具有其它方面，所述其它方面可以通過與已經在本 說明書的其它部分中討論的那些類似的材料多樣性和結構關聯性來定義。在某些示例性實 施例中，可以將第一透明電極420放在第一透明基底410上。所述第一鏡片表面可以包含 電介質膜，并且在某些示例性實施例中，包含可以放在第一透明電極420上的定向層。在這 樣的實施例中，第一鏡片表面425的電介質層的形狀可以形成電介質厚度隨區域變化的形 狀。還可以形成在后曲面或中間插入物曲面件450處的第二鏡片表面上的電介質層445， 以包含電介質厚度的不同形狀。這樣的隨區域變化的形狀可以引入鏡片元件的額外聚焦能 力，如參考圖3A和3B所討論的。在某些實施例中，例如，可以通過在第一透明電極420第 一透明基底410組合上注射模塑來形成成形的層。
[0094] 在某些示例性實施例中，可以以不同方式使第一透明電極420和第二透明電極 440成形。在某些實例中，所述成形可以導致形成單獨的且獨特的區域，該區域可以具有單 獨施加的供能。在其它實例中，可以使電極形成圖案，諸如從鏡片的中央至周圍的螺旋，這 可以跨液晶層430和435施加可變的電場。在任一種情況下，這樣的電極成形可以在使電 介質層在電極上成形之外或者替代這樣的成形而進行。以這些方式使電極成形也可以在運 行下引入鏡片元件的額外聚焦能力。
[0095] 分散有液晶層430和435的聚合物可以位于第一透明電極420和第二透明電極 440之間。第二透明電極440可以附接到后曲面或中間插入物曲面件450,其中從第一透明 基底410至后曲面或中間插入物曲面件450形成的裝置可以包含眼科鏡片的可變光學部 分。2個定向層也可以位于電介質層上面，并且可以包圍液晶層430和435。所述定向層可 以起限定眼科鏡片的靜止取向的功能。在某些示例性實施例中，電極層420和440可以與 液晶層430、435電連通，并造成取向從靜止取向轉換至至少一個供能取向。
[0096] 在圖4B中，描繪了電極層的供能的效應。所述供能可以造成跨所述裝置建立電 場，如在490處所解釋的。所述電場可以誘導液晶分子將自身與形成的電場重新定向。如 在460處描繪的，在含有液晶的微滴中，分子可以重新定向，如現在的垂直線所描繪的。
[0097] 參考圖5,用2個液晶層525和545示出了可以插入眼科鏡片中的可變光學插入 物500的一個替代方案。在液晶區域周圍的各個層的每個方面可以具有與關于圖3A中的 可變光學插入物300描述的類似的多樣性。在某些示例性實施例中，所述定向層可以將偏 振敏感性引入單個液晶元件的功能中。通過將第一基于液晶的元件與第二基于液晶的元件 組合，可以形成可實現鏡片的電學上可變的聚焦特性的組合，所述鏡片對它上面的入射光 的偏振方面是不敏感的，所述第一基于液晶的元件由第一基底510形成，所述第一基底510 在520周圍的空間中的插入層和第二基底530可以具有第一偏振偏好，所述第二基于液晶 的元件由第二基底530上的第二表面形成，在540周圍的空間中的插入層和第三基底550 具有第二偏振偏好。
[0098] 在示例性的元件500處，利用3個基底層可以形成與在300處的實例有關的不同 類型和多樣性的2個電活性的液晶層的組合。在其它實例中，可以通過4種不同基底的組 合來形成裝置。在某些實例中，可以將中間基底530拆分成2個層。如果在以后的時間組 合所述基底，可以產生與零件500類似地起作用的裝置。4個層的組合可以代表元件制造的 一個實例，其中可以在525和545液晶層周圍構建類似裝置，其中加工差異可能涉及限定液 晶元件的定向部件的步驟部分。在其它實例中，如果在單個液晶層周圍的鏡片元件（如在 300處描繪的）是球形對稱的或在旋轉90度后是對稱的，那么可以通過在裝配之前使兩個 部件相對于彼此旋轉90度而將兩個部件裝配成在500處描繪的類型的結構。
[0099] 參考圖6,顯示了具有嵌入的可變光學插入物610的眼科鏡片600。眼科鏡片600 可以具有前曲面表面601和后曲面表面602。插入物610可以具有含有液晶層605的可變 光學部分603。在某些不例性實施例中，插入物610可以具有多個液晶層604和605。插入 物610的部分可以與眼科鏡片600的光學區重疊。
[0100] 材料
[0101] 顯微注射模塑實施例可以包括，例如，使用聚（4-甲基戊-1-烯）共聚物樹脂來形 成鏡片，所述鏡片具有在約6mm至IOmm之間的直徑、和在約6mm至IOmm之間的前表面半 徑、和在約6mm至IOmm之間的后表面半徑、和在約0· 050mm至I. Omm之間的中心厚度。一 些示例性實施例包括這樣的插入物，其具有約8. 9mm的直徑、和約7. 9mm的前表面半徑、和 約7. 8mm的后表面半徑、和約0. 200mm的中心厚度和約0. 050mm的邊緣厚度。
[0102] 可以將如圖1解釋的可變光學插入物104放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材料可以包括，例如，以下一種或多種的聚烯烴：聚丙烯、聚 苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和改性的聚烯烴。其它模具可以包括陶瓷或金屬材料。
[0103] 一種優選的脂環族共聚物含有2種不同的脂環族聚合物。不同等級的脂環族共聚 物可以具有在l〇5°C至160°C范圍內的玻璃化轉變溫度。
[0104] 在某些示例性實施例中，本發明的模具可以包含聚合物諸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、在主鏈中含有脂環族部分的改性聚烯烴和環狀聚烯烴。該摻合物 可以用在任一個或兩個模具部件上，其中優選的是，將該摻合物用在由脂環族共聚物組成 的后曲面和前曲面上。
[0105] 在根據本發明制備模具100的某些優選的方法中，根據已知技術使用注射模塑； 但是，示例性實施例還可以包括通過其它技術成形的模具，所述其它技術包括、例如：板條 覆蓋、菱形旋轉或激光切割。
[0106] 通常，在模具部件101和102的至少一個表面上形成鏡片。但是，在某些示例性實 施例中，可以從模具部件101或102形成鏡片的一個表面，并且可以使用板條覆蓋方法或其 它方法形成鏡片的另一個表面。
[0107] 在某些不例性實施例中，一種優選的鏡片材料包括含有有機娃的組分。"含有有機 硅的組分"是在單體、大分子單體或預聚物中含有至少一個[-Si-O-]單元的組分。優選地， 總Si和附接的0以以下量存在于含有有機硅的組分中：含有有機硅的組分的總分子量的大 于約20重量％和更優選地大于30重量％。有用的含有有機硅的組分優選地包含可聚合的 官能團諸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基內酰胺、 N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能團。
[0108] 在某些示例性實施例中，包圍插入物的眼科鏡片套筒（也稱為插入物包封層）可 以包含標準的水凝膠眼科鏡片制劑。具有可以給眾多插入物材料提供可接受匹配的特征的 不例性材料可以包括Narafilcon家族（包括Narafilcon A和Narafilcon B)和Etafilcon 家族（包括Etafilcon A)。更多在技術上包含性的討論遵循與本文中的技術一致的材料的 性質。本領域普通技術人員可以認識到，除了討論的那些以外的其它材料也可以形成密封 的和包封的插入物的可接受的外殼或部分外殼，并且應當被視作一致的且被包含在權利要 求的范圍內。
[0109] 合適的含有有機硅的組分包括式I的化合物
[0110]
[0111] 其中

【權利要求】
1. 一種具有光學區和非光學區的帶有可變光學插入物的眼科鏡片裝置，所述眼科鏡片 裝置包括： 可變光學插入物，其包含至少所述光學區內的部分，并且包含插入物前曲面件和插入 物后曲面件； 第一電極材料層，其鄰近所述前曲面件的后表面； 第二電極材料層，其鄰近所述后曲面件的前表面； 電介質膜，其在所述第一電極材料層和所述第二電極材料層中的至少一個上，其中所 述電介質膜至少在所述光學區內的部分中具有隨區域變化的厚度； 能量源，其至少在包含所述非光學區的區域中被嵌入所述插入物中；和 可變光學插入物，其包含含有液晶材料的層，其中所述層由液晶材料的微滴構成。
2. 根據權利要求1所述的眼科鏡片裝置，其中所述液晶材料的微滴具有尺寸小于大約 1微米的平均直徑。
3. 根據權利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中在所述由液晶材料的微滴構成的層內， 包含所述微滴的區域是包含液晶材料的層的子集，并且具有能夠引起光學效應的成形外 形，所述光學效應補充所述第一電極層和所述第二電極層中的至少一個上的不同電介質膜 的效應。
4. 根據權利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中在所述由液晶材料的微滴構成的層內， 所述微滴的密度在空間上變化，使得所述變化能夠引起光學效應，所述光學效應補充插入 物表面的不同半徑的效應。
5. 根據權利要求2所述的眼科鏡片裝置，其中所述鏡片是接觸鏡片。
6. 根據權利要求5所述的眼科鏡片裝置，其中所述插入物前件和所述插入物后件的形 狀補償所述電介質膜的厚度變化，使得所述液晶層至少在包含所述光學區的區域中具有大 約均勻的厚度。
7. 根據權利要求6所述的眼科鏡片裝置，其中當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. 根據權利要求7所述的眼科鏡片裝置，其中所述可變光學插入物改變所述鏡片的聚 焦特性。
9. 根據權利要求8所述的眼科鏡片裝置，所述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向所述第一電極層和第二電極層的流動。
10. 根據權利要求9所述的眼科鏡片裝置，其中所述電路包含處理器。
11. 一種具有光學區和非光學區的帶有可變光學插入物的眼科鏡片裝置，所述眼科鏡 片裝置包括： 可變光學插入物，其包含至少所述光學區內的部分，并且包含插入物前曲面件、中間曲 面件和插入物后曲面件； 第一電極材料層，其鄰近所述前曲面件的后表面； 第二電極材料層，其鄰近所述中間曲面件的前表面； 電介質膜，其在所述第一電極材料層和所述第二電極材料層中的至少一個上，其中所 述電介質膜至少在所述光學區內的部分中具有隨區域變化的厚度； 能量源，其至少在包含所述非光學區的區域中被嵌入所述插入物中；和 可變光學插入物，其至少包含含有液晶材料的第一層，其中所述含有液晶材料的第一 層由液晶材料的微滴構成。
12. 根據權利要求11所述的眼科鏡片裝置，其中所述液晶材料的微滴具有尺寸小于1 微米的平均直徑。
13. 根據權利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中在所述由液晶材料的微滴構成的層 內，包含所述微滴的區域是包含液晶材料的層的子集，并且具有能夠引起光學效應的成形 外形，所述光學效應補充所述第一電極層和所述第二電極層中的至少一個上的不同電介質 膜的效應。
14. 根據權利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中在所述由液晶材料的微滴構成的層 內，所述微滴的密度在空間上變化，使得所述變化能夠引起光學效應，所述光學效應補充插 入物表面的不同半徑的效應。
15. 根據權利要求12所述的眼科鏡片裝置，其中所述鏡片是接觸鏡片。
16. 根據權利要求15所述的眼科鏡片裝置，其中所述插入物前件和所述插入物后件的 形狀補償所述電介質膜的厚度變化，使得所述液晶層至少在包含所述光學區的區域中具有 大約均勻的厚度。
17. 根據權利要求16所述的眼科鏡片裝置，其中當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. 根據權利要求17所述的眼科鏡片裝置，其中所述可變光學插入物改變所述鏡片的 聚焦特性。
19. 根據權利要求18所述的眼科鏡片裝置，所述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向所述第一電極層和第二電極層的流動。
20. 根據權利要求19所述的眼科鏡片裝置，其中所述電路包含處理器。
【文檔編號】G02C7/10GK104460058SQ201410475308
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】B. 普格 R., A. 弗里特施 F., D. 里亞爾 J., 潘多吉勞-斯 P., 托納 A., R. 比頓 S., 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公司