用于包括梯度指数化的且成形的液晶层的眼用装置的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于包括梯度指数化的且成形的液晶层的眼用装置的方法 和设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年9月17日提交的临时申请号61/878, 723的优先权。
【背景技术】
[0003] 1.抟术领域
[0004] 本发明描述了具有可变光学能力的眼科镜片装置，且更具体地，在某些实施例中， 涉及使用液晶元件制造具有可变光学插入物的眼科镜片。
[0005] 2.相关领域的讨论
[0006] 传统上，眼科镜片（诸如接触镜片或人工晶状体）会提供预定的光学质量。例如， 接触镜片可以提供以下的一项或多项：视力矫正功能性；美容增强；和治疗效果，但是仅一 组视力矫正功能。每种功能由镜片的物理特性提供。基本上，将折射特性整合进镜片中的 设计会提供视力矫正功能性。掺入镜片中的颜料可提供美容增强作用。掺入镜片中的活性 剂可提供治疗功能。
[0007] 迄今为止，已经将眼科镜片中的光学质量设计成镜片的物理特性。通常，已经确定 光学设计，然后在镜片的制造过程中赋予给镜片，例如通过浇铸模塑或板条覆盖。一旦已经 形成镜片以后，镜片的光学性质已经保持静止。但是，佩带者有时可能发现，具有超过一个 他们可得到的焦度以便提供视力调节是有益的。不同于眼镜佩带者（其可以改变眼镜以改 变光学矫正），在没有重大努力或者用接触镜片或人工晶状体补偿眼镜的情况下，接触镜片 佩带者或具有人工晶状体的人尚不能改变他们的视力矫正的光学特性。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明包括与具有液晶元件的可变光学插入物有关的新发明，所述液晶元 件可以被供能和掺入眼用装置中，其能够改变所述装置的光学质量。这样的眼用装置的例 子可以包括接触镜片或人工晶状体。另外，提供了用于形成眼科镜片的方法和设备，所述眼 科镜片含有具有液晶元件的可变光学插入物。一些实施例还可以包括具有刚性的或可变形 的供能插入物的、浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片，所述接触镜片另外包括可变光学部 分，其中所述插入物以生物相容的方式被包含在所述眼科镜片内。
[0009] 因此，本发明包括具有可变光学插入物的眼科镜片的公开、用于形成具有可变光 学插入物的眼科镜片的设备、和用于制造它们的方法。可以将能量源放置或装配在可变光 学插入物上，并且可以将所述插入物邻近第一模具部件和第二模具部件之一或二者放置。 将包含反应性单体混合物（在下文中被称作反应性单体混合物）的组合物放置在第一模具 部件和第二模具部件之间。将所述第一模具部件邻近所述第二模具部件定位，由此形成镜 片腔体，使得供能介质插入物和至少一些反应性单体混合物位于所述镜片腔体中；将所述 反应性单体混合物暴露于光化辐射以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所暴露的 光化辐射来形成镜片。在某些实施例中，眼科镜片套筒或插入物包封层包含标准的水凝胶 眼科镜片制剂。具有可以提供与众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，似四打1(：〇11家族（包括似四;1^1(3〇11六和似四;1^1(3〇1113)、￡七3；1^1(3〇11家族（包括 EtafilconA)、GalyfilconA和SenofilconA〇
[0010] 用于形成具有液晶元件的可变光学插入物的方法和得到的插入物是本发明的不 同示例性实施例的重要方面。在某些示例性实施例中，所述液晶可以位于两个对齐层之间， 所述对齐层可以设置液晶的静止取向。在某些示例性实施例中，可以以不同的方式图案化 对齐层。可以执行对齐层的图案化，使得对齐层中的分子的对齐与液晶分子相互作用以形 成从镜片中央中的第一取向至镜片边缘处或附近的第二取向的流畅变化图案。所述流畅变 化图案可以归类为梯度图案，且由于液晶分子的取向可以影响所述层的有效折射率，所述 流畅变化图案也可以归类为形成梯度指数化的图案。该两个对齐层可以通过电极与能量源 电连通，所述电极放置在含有可变光学部分的基底层上。所述电极可以通过与能量源互连 的中间体供能，或通过嵌入插入物中的部件直接供能。
[0011] 电极层的供能可以造成液晶从静止取向（其可以图案化成梯度指数化的图案）转 换至供能取向。在以两个供能水平（开或关）运行的示例性实施例中，所述液晶可以仅具 有一个供能取向。在其它替代性的示例性实施例中，在供能沿着能量水平标尺发生的情况 下，所述液晶可以具有多个供能取向。可以导出其它示例性实施例，其中所述供能过程可以 通过供能脉冲造成不同状态之间的转换。
[0012] 得到的分子的对齐和取向可以影响穿过液晶层的光，由此造成可变光学插入物的 变化。例如，所述对齐和取向可以在入射光以后与折射特征一起起作用。另外，所述效应可 以包括光的偏振的改变。一些示例性实施例可以包括可变光学插入物，其中供能改变镜片 的聚焦特性。
[0013] 在某些示例性实施例中，可以以下述方式形成液晶层：其中造成包含液晶分子的 可聚合混合物发生聚合。用于形成聚合物基质的单体本身可以含有附接的液晶部分。通 过控制聚合和包括未附接到单体化合物的液晶分子，可以形成交联聚合物区域的基体，其 包括各个液晶分子所在的区域。在某些术语中，交联聚合分子与间隙包含的液晶分子的这 种组合可以被称作网络排列。对齐层可以引导附接到单体的液晶分子的对齐，使得聚合的 材料的网络与引导性对齐层对齐。在某些示例性实施例中，可以存在通过多种方式形成在 对齐层中的流畅变化图案，其然后可以造成液晶分子或液晶材料网络形成梯度指数化的图 案。附接的液晶分子在聚合过程中被锁定取向，但是，位于间隙中的液晶分子可以在空间中 自由对齐。当不存在外部影响时，游离的液晶分子的对齐将受对齐的液晶分子的基体影响。
[0014] 因此，在某些示例性实施例中，通过将包含液晶分子的可变光学插入物掺入眼用 装置内，可以形成眼用装置。所述可变插入物可以包含可位于眼用装置的光学区中的至少 一部分。所述可变插入物可以包含前插入件和后插入件。在某些示例性实施例中，可以将 液晶分子对齐成这样的图案：其中至少跨光学插入物的第一部分的折射率可以关于半径依 赖性而改变。所述半径依赖性可以对半径距离具有主要抛物线依赖性，且在某些示例性实 施例中，所述半径依赖性可以从光学装置的中央对半径距离具有抛物线和更高阶参数依赖 性。
[0015] 所述前插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式弯曲，且在某些示例性实 施例中，所述前插入件的后表面的曲率半径可以不同于所述后插入件的前表面的曲率半 径。在描述的一个替代性方式中，在某些不例性实施例中，所述前插入件可以包含具有第一 曲率的表面，且所述后插入件可以包含具有第二曲率的第二表面。在某些示例性实施例中， 所述第一曲率可以不同于所述第二曲率。可以将能量源包含在所述镜片中和在所述插入物 中，且在某些实施例中，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装置 的非光学区中。
[0016] 在某些示例性实施例中，包含液晶材料的梯度指数化的层可以能够造成补充插入 物表面的不同半径的效应的光学效应。
[0017] 在某些示例性实施例中，所述眼用装置可以是接触镜片。
[0018] 在某些示例性实施例中，所述眼用装置的插入物可以包含由各种材料制成的电 极，所述材料包括透明材料诸如氧化铟锡（IT0)作为一个非限制性实例。第一电极可以位 于邻近前弯曲件的后表面，且第二电极可以位于邻近后弯曲件的前表面。当在所述第一电 极和第二电极上施加电势时，可以在位于所述电极之间的液晶层上建立电场。在液晶层上 施加电场可以造成在该层内的游离液晶分子与所述电场物理对齐。在某些示例性实施例 中，所述游离的液晶分子可以位于聚合物网络内的间隙区域中，且在某些示例性实施例中， 所述聚合物主链可以包含化学结合的液晶分子，所述液晶分子可以在聚合过程中通过对齐 层对齐。当液晶分子与电场对齐时，随着光线横穿含有液晶分子的层，所述对齐可以造成光 线可以感知的光学特性的变化。一个非限制性实例可以是，对齐的变化可以改变折射率。在 某些示例性实施例中，光学特性的变化可以导致镜片的聚焦特征的变化，所述镜片具有含 有液晶分子的层。
[0019] 在某些示例性实施例中，所述的眼用装置可以包括处理器。
[0020] 在某些示例性实施例中，所述的眼用装置可以包括电路。所述电路可以控制或引 导电流在眼用装置内流动。所述电路可以控制电流从能量源流向所述第一电极元件和第二 电极元件。
[0021] 在某些示例性实施例中，所述插入物装置可以不仅包含前插入件和后插入件。一 个或多个中间部件可以位于所述前插入件和所述后插入件之间。在一个实例中，一个含液 晶层可以位于所述前插入件和所述中间部件之间。所述中间部件也可以被称作中间弯曲 件。所述可变插入物可以包含可位于眼用装置的光学区中的至少一部分。所述前插入件、 中间插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式弯曲，且在某些示例性实施例中，所 述前插入件的后表面的曲率半径可以不同于所述中间插入件的前表面的曲率半径。可以将 能量源包含在所述镜片中和在所述插入物中，且在某些示例性实施例中，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装置的非光学区中。
[0022] 具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的插入物可以至少包含第一液晶 分子，且一个或多个液晶分子也可以存在于位于间隙中的液晶分子的聚合物网络化区域 中。在某些示例性实施例中，可以存在通过多种方式形成在定向层中的流畅变化图案，其然 后可以造成液晶分子或液晶材料网络形成梯度指数化的图案。在梯度指数化的图案的某些 示例性实施例中，可以使液晶分子对齐成图案，其中至少跨光学插入物的第一部分的折射 率可以关于半径依赖性而改变。所述半径依赖性可以对半径距离具有主要抛物线依赖性， 且在某些示例性实施例中，所述半径依赖性可以从光学装置的中央对半径距离具有抛物线 和更高阶参数依赖性。
[0023] 在某些具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的示例性实施例中，所述 眼用装置可以是接触镜