有梯度折射率液晶層和成形介電層的眼科裝置方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本申請是2014年8月27日提交的美國非臨時專利申請14/469922的部分繼續(xù)申請， 題為"用于包括梯度折射率和成形的液晶層的眼科裝置的方法和設(shè)備"，本文依賴于該內(nèi)容 且該內(nèi)容并入本文作參考。本申請另外要求2013年9月17日提交的臨時申請?zhí)?1/878723的 優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明描述了具有可變光學(xué)性能的眼科鏡片裝置，并且更具體地，在一些實(shí)施例 中，描述了制造具有采用液晶元件的可變光學(xué)插入物的眼科鏡片。
【背景技術(shù)】
[0004] 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。接觸鏡片例 如可提供:視力矯正功能性、美容增強(qiáng)作用、以及治療效應(yīng)中的一個或多個，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?；旧?，將折射性質(zhì)結(jié)合到鏡片中的設(shè)計提 供視力矯正功能性。結(jié)合到鏡片中的顏料可提供美容增強(qiáng)作用。結(jié)合到鏡片中活性劑的可 提供治療功能性。
[0005] 目前已將眼科鏡片的光學(xué)質(zhì)量設(shè)計成鏡片的物理特性。一般來講，光學(xué)設(shè)計已經(jīng) 確定，然后在鏡片的制造中（諸如，通過澆鑄模塑或車床加工)將其應(yīng)用于鏡片中。一旦所述 鏡片已經(jīng)形成，所述鏡片的所述光學(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)整。不像可改變眼鏡來改變光學(xué)矯正的眼鏡佩 戴者，接觸鏡片佩戴者或具有眼內(nèi)鏡片的佩戴者如果沒有多種努力就不能改變其視力矯正 的光學(xué)特性，或用接觸鏡片或眼內(nèi)鏡片來對眼鏡補(bǔ)充。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本公開包括與具有液晶元件的可變光學(xué)插入物有關(guān)的創(chuàng)新，該可變光學(xué)插 入物可通電并結(jié)合到眼科裝置中，能夠改變裝置的光學(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(shí)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)。
[0007] 因此，本公開包括具有可變光學(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?？蓪⒛芰吭闯练e到或組裝到可變光學(xué)插入物 上，并且可將該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)性單體混合物所暴露的光化輻射來形成 鏡片。在一些實(shí)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)。
[0008] 形成具有液晶元件的可變光學(xué)插入物的方法、以及所得的插入物是本發(fā)明的各種 例子的重要方面。在一些例子中，液晶可位于兩個定向?qū)又g，可設(shè)定為對于液晶的靜息取 向。在一些例子中，定向?qū)涌梢愿鞣N方式圖案化。可執(zhí)行將定向?qū)訄D案化，使得定向?qū)又蟹?子的定向與液晶分子相互作用，以從鏡片的中心的第一取向到鏡片的邊緣或邊緣附近的第 二取向形成光滑變化的圖案。光滑變化的圖案可被分類為梯度圖案，并且由于液晶分子的 取向可影響層的有效折射率，因此光滑變化的圖案還可被分類為形成梯度折射率圖案?？?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。在一些例子 中，介電層可鄰近電極形成，其中，介電層的厚度至少在所得的裝置的光學(xué)區(qū)內(nèi)的部分內(nèi)變 化。
[0009] 將電極層通電可使液晶從可以梯度折射率圖案而圖案化的靜息取向轉(zhuǎn)變?yōu)橥?取向。在用導(dǎo)通或斷開兩種通電水平操作的實(shí)施例中，液晶可僅具有一種通電取向。在其他 可供選擇的實(shí)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。還可獲得其他實(shí)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。將其 中有介電層鄰近電極的電極通電可導(dǎo)致跨包括液晶的層的電場的成形的變化。將電場的變 化成形可通過控制電介質(zhì)厚度的厚度變化而編程設(shè)計，并且該電場的所有變化的成形可允 許特定電勢施加至電極，以在未施加的電場與大量施加的電場之間的中間的電壓建立聚焦 條件，大量施加的電場將沿著電場的鄰近液晶層完全定向。
[0010] 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。 一些實(shí)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。
[0011] 在一些實(shí)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。被用于形成聚合物基體的單體其自身可含有附接的液晶部分。通過控制聚合并 包括未附接到單體化合物的液晶分子，交聯(lián)聚合物區(qū)域的基體可環(huán)繞單獨(dú)的液晶分子位于 的區(qū)域形成。在一些術(shù)語中，交聯(lián)聚合的分子與包括間質(zhì)的液晶分子的該組合可稱作網(wǎng)絡(luò) 布置。定向?qū)涌梢龑?dǎo)附接至單體的液晶分子的定向，使得將聚合材料的網(wǎng)絡(luò)定向到引導(dǎo)定 向?qū)?。在一些例子中，在定向?qū)又锌赡苡杏筛鞣N方式形成的光滑變化的圖案，其然后可使得 液晶分子或液晶材料的網(wǎng)絡(luò)形成梯度折射率圖案。在聚合期間附接的液晶分子的取向被鎖 定，然而，間質(zhì)定位液晶分子可在空間中自由取向。當(dāng)不存在外部影響時，自由液晶分子其 定向?qū)⒈欢ㄏ虻囊壕Х肿拥幕w影響。
[0012] 因此，在一些實(shí)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。可變 插入物可包括前插入件和后插入件。在一些例子中，液晶分子可定向?yàn)閳D案，其中，跨至少 光學(xué)插入物的第一部分的折射率可具有徑向相關(guān)地變化。徑向相關(guān)可主要在徑向距離具有 拋物線相關(guān)，并在一些例子中，徑向相關(guān)可在徑向距離從光學(xué)裝置的中心具有拋物線和高 階參數(shù)相關(guān)。
[0013] 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(shí)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。在描 述的可供選擇的方式中，在一些實(shí)施例中，前插入件可包括具有第一曲率的表面，并且后插 入件可包括具有第二曲率的第二表面。在一些實(shí)施例中，第一曲率可不同于第二曲率。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(shí)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。介電層可位于鄰近彎曲的前插入件和彎曲 的后插入件中的至少一個，其中，介電層的厚度至少在光學(xué)區(qū)內(nèi)的部分內(nèi)變化。
[0014] 在一些實(shí)施例中，包括液晶材料的梯度折射率層可能使光學(xué)效應(yīng)補(bǔ)充至插入物表 面的不同半徑的效應(yīng)。
[0015] 在一些實(shí)施例中，眼科裝置可為接觸鏡片。
[0016] 在一些實(shí)施例中，眼科裝置的插入物可包括由各種材料制成的電極，包括諸如作 為非限制性例子的氧化銦錫(ΙΤ0)的透明材料。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)的自由液晶分子利用 電場進(jìn)行物理地定向。在一些實(shí)施例中，自由液晶分子可位于聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的間質(zhì)區(qū)域，并 且在一些實(shí)施例中，聚合物主鏈可含有可在聚合期間由定向?qū)佣ㄏ虻幕瘜W(xué)限制液晶分子。 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，使得在光線穿越包含液晶分 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(shí)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。
[0017] 在一些實(shí)施例中，所述的眼科裝置可包括處理器。
[0018] 在一些實(shí)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和第二電極元件的流動。
[0019] 在一些實(shí)施例中，插入物裝置可不止包括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。可變插入 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(shí)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。介電層可位于鄰近彎曲的前插入 件、彎曲的中間插入件和彎曲的后插入件中的至少一個，其中，介電層的厚度至少在光學(xué)區(qū) 內(nèi)的部分內(nèi)變化。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(shí)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。
[0020] 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至少包括第一液晶 分子，并且液晶分子還可在間質(zhì)定位液晶分子的聚合物網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中被發(fā)現(xiàn)。在一些例子中， 在定向?qū)又锌赡苡杏筛鞣N方式形成的光滑變化的圖案，其然后可使得液晶分子或液晶材料 的網(wǎng)絡(luò)形成梯度折射率圖案。在梯度折射率圖案的一些實(shí)施例中，液晶分子可定向?yàn)閳D案， 其中，跨至少光學(xué)插入物的第一部分的折射率可具有徑向相關(guān)地變化。徑向相關(guān)可主要在 徑向距離或徑向維度具有拋物線相關(guān)，并在一些例子中，徑向相關(guān)可在徑向距離或徑向維 度從光學(xué)裝置的中心具有拋物線和高階參數(shù)相關(guān)。
[0021] 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(shí)施例中，眼科裝置可 為接觸鏡片。
[0022] 在一些實(shí)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，諸如作為非限制性例子的ΙΤ0)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┘拥?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(shí)施例中，液晶分子可位于 間質(zhì)定位液晶材料的聚合物網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中。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，使得在光線穿越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(shí)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。
[0023] 在一些實(shí)施例中，中間件可包括接合在一起的多個件。
[0024] 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(shí)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)。可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(shí)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(shí)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。
[0025] 在一些實(shí)施例中，可能指可變光學(xué)插入物內(nèi)的表面而非可變光學(xué)插入物內(nèi)的件。 在一些實(shí)施例中，眼科鏡片裝置可形成為可變光學(xué)插入物可位于眼科鏡片裝置內(nèi)，其中可 變光學(xué)插入物的至少一部分可位于鏡片裝置的光學(xué)區(qū)中。這些實(shí)施例可包括彎曲的前表面 和彎曲的后表面。在一些實(shí)施例中，前表面和后表面可被配置為形成至少第一腔室。眼科鏡 片裝置還可包括至少在包括非光學(xué)區(qū)的區(qū)域中嵌入所述插入物的能量源。在一些例子中， 介電層可鄰近彎曲的前表面和的彎曲后表面中的至少一個放置，其中，介電層的厚度至少 在光學(xué)區(qū)內(nèi)的部分內(nèi)變化。
[0026] 眼科鏡片裝置還包括位于腔室內(nèi)的含有液晶材料的層，其中，所述層包括以圖案 定向的液晶材料的區(qū)域，其中，跨所述可變光學(xué)插入物的至少第一部分的折射率具有徑向 關(guān)系地變化。
[0027] 在一些實(shí)施例中，接觸鏡片裝置可形成為可變光學(xué)插入物可位于眼科鏡片裝置 內(nèi)，其中可變光學(xué)插入物的至少一部分可位于鏡片裝置的光學(xué)區(qū)中。這些實(shí)施例可包括彎 曲的前表面和彎曲的后表面。在一些實(shí)施例中，前表面和后表面可被配置為形成至少第一 腔室。接觸鏡片裝置還包括位于腔室內(nèi)的含有液晶材料的層，其中，所述層包括以圖案定向 的液晶材料的區(qū)域，其中，跨所述可變光學(xué)插入物的至少第一部分的折射率具有徑向關(guān)系 地變化。接觸鏡片裝置還可包括鄰近彎曲的前表面和彎曲的后表面中的至少一個的介電 層，其中，介電層的厚度至少在光學(xué)區(qū)的一部分內(nèi)變化。
[0028] 在一些實(shí)施例中，接觸鏡片裝置可形成為可變光學(xué)插入物可位于眼科鏡片裝置 內(nèi)，其中可變光學(xué)插入物的至少一部分可位于鏡片裝置的光學(xué)區(qū)中。接觸鏡片裝置還包括 位于腔室內(nèi)的含有液晶材料的層，其中，所述層可包括以圖案定向的液晶材料的區(qū)域，其 中，跨所述可變光學(xué)插入物的至少第一部分的折射率具有徑向關(guān)系地變化，并且其中，至少 該層的第一表面可彎曲。
[0029] 在一些實(shí)施例中，眼科鏡片裝置可形成為可變光學(xué)插入物可位于眼科鏡片裝置 內(nèi)，其中可變光學(xué)插入物的至少一部分可位于鏡片裝置的光學(xué)區(qū)中。這些實(shí)施例可包括彎 曲的前表面和彎曲的后表面。在一些實(shí)施例中，第一彎曲的前表面和第一彎曲的后表面可 被配置為形成至少第一腔室。第二彎曲的前表面和第二彎曲的后表面可配置為形成至少第 二腔室。眼科鏡片裝置還