眼科镜片
[0084] 参见图1，示出了形成包括密封和封装插入物的眼科装置的设备100。设备包括示 例性的前曲面模具102和匹配的后曲面模具101。眼科装置的可变光学插入物104和主体103 可位于前曲面模具102和后曲面模具101内部。在一些例子中，主体103的材料可为水凝胶材 料，并且可变光学插入物104的所有表面可被该材料包围。
[0085] 可变光学插入物104可包括多个液晶层109和110。其他例子可包括单个液晶层，一 些将在之后的章节中讨论。设备100可用于建立新型眼科装置，所述新型眼科装置由具有多 个密封区域的元件的组合构成。
[0086] 在一些例子中，具有可变光学插入物104的镜片可包括刚性中心软裙边设计，其 中，包括液晶层109和110的中心刚性光学元件与大气、各前表面和后表面上的角膜表面直 接接触。镜片材料(通常为水凝胶材料）的软裙边附接到刚性光学元件的周边，并且刚性光 学元件还可将能量和功能性添加到所得的眼科镜片。
[0087]参见图2A的自上而下的200、以及图2B的横截面的250,示出可变光学插入物的例 子的绘图。在该绘图中，能量源210示出为位于可变光学插入物200的周边部分211中。能量 源210可包括例如可薄膜的、再充电锂离子电池组或基于碱性电池的电池组。能量源210可 连接到互连结构214以允许进行互连。在225和230的另外的互连件例如可将能量源210连接 到诸如电子电路205的电路。在其他例子中，插入物可已在其表面置有互连结构。
[0088]在一些例子中，可变光学插入物200可包括挠性基底。此挠性基底可通过与前述类 似的方式或通过其他方式形成为近似于典型镜片形式的形状。然而，为了增加另外的柔韧 性，可变光学插入物200可包括另外的形状特征，例如，沿其长度的径向切口。可存在例如由 205标明的多个电子部件，例如集成电路、分立元件、无源元件以及可另外包括的此类装置。
[0089] 还示出了可变光学部分220。可变光学部分220可通过经由可变光学插入物施加电 流的命令而变化，其反过来通常可改变跨液晶层建立的电场。在一些例子中，可变光学部分 220包括薄层，该薄层在两层透明基底之间包括液晶。可存在通常通过电子电路205的动作 来电激活和电控制可变光学部分的多种方式。电子电路205可以各种方式接收信号，并且还 可连接到传感元件，该传感元件还可在诸如标记215的插入物中。在一些例子中，可变光学 插入物可被封装到镜片裙边255内，该镜片裙边255可包括水凝胶材料或形成眼科镜片的其 他适当的材料。在这些例子中，眼科镜片可包括镜片裙边255和封装的可变光学插入物200， 其自身可包括液晶材料层或区域或包括液晶材料，并且在一些例子中，层可包括间质定位 液晶材料的聚合物网络区域。
[0090] 包括液晶元件的可变光学插入物
[0091]参见图3A，可发现标记300,示出两个不同形状的镜片件的镜片效果。如前所述，可 通过将电极和液晶层系统包封在两个不同形状的镜片件内来形成本发明领域的可变光学 插入物。电极和液晶层系统可占据镜片件之间的空间，如在350处所示。在320处，可发现前 曲面件，并且在310处可发现后曲面件。
[0092]在非限制性例子中，前曲面件320可具有与空间350相互作用的凹形表面。在一些 例子中，形状的特征还可在于具有如330和焦点335处绘出的曲率半径。在本发明领域的范 围内可形成具有不同参数特征的其他更复杂形状;然而为了图示说明，可示出简单的球形 形状。
[0093]按照类似的以及另外非限制性的方式，后曲面件310可具有与空间350相互作用的 凸形表面。在一些例子中，形状的特征还可在于具有如340和焦点345处绘出的曲率半径。在 本发明领域的范围内可形成具有不同参数特征的其他更复杂形状;然而为了图示说明，可 示出简单的球形形状。
[0094]为了示出作为300此中类型的镜片可如何操作，包括后曲面件310和前曲面件320 的材料可具有自然折射率的值。在空间350内，在非限制性例子中的液晶层可被选择来匹配 用于折射率的该值。因此，当光线穿过镜片件和空间350时，其将不会以调整聚焦特性的方 式对各种界面进行反应。其功能中，未示出的镜片部分可激活各个部件的通电，由此可导致 空间350中的液晶层对入射光线呈现不同的折射率。在非限制性例子中，可降低所得的折射 率。现在，在每个材料界面，可对光的路径建模模型，以基于表面的聚焦特性和折射率的变 化而改变。
[0095] 此模型可基于斯涅尔定律:sinOd/sinOdim/m。例如，界面可由前曲面件320 和空间350形成，Θ:可为在界面处入射光线与表面形成的法向角。0 2可为光线随着其离开界 面与表面法向形成的建模的角。n2可代表空间350的折射率，并且m可代表前曲面件320的折 射率。当 m不等于1!2时，则角度Θ:和Θ2也将不同。因此，当空间350中的液晶层的电力可变的 折射率改变时，光线将在界面处采取的路径也将改变。
[0096] 参见图3B，眼科镜片360示出为具有嵌入的可变光学插入物371。眼科镜片360可具 有前曲表面370和后曲表面372。插入物371可具有含液晶层374的可变光学部分373。在一些 例子中，插入物371可具有多个液晶层374和375。插入物371的部分可与眼科镜片360的光学 区重叠。
[0097]参见图4A，发现梯度折射率效应的绘图。在具有梯度折射率的例子中，定向层可被 用于控制液晶分子的取向。取向的控制其自身可控制区域有效折射率。因此，控制液晶分子 的取向能够形成区域可变的有效折射率，其特征可在于梯度折射率的图案。在图4A中，可示 出效应的示例性绘图，其中各种元件绘出为平坦元件。尽管有效光学装置可由平坦元件形 成，诸如可对于可形成本发明领域的部分的眼内镜片装置有用;但还可存在采用绘出的梯 度折射率的效应但是也形成为三维形状的多种实施例。在410处可发现前光学件，其可支持 电极420和定向层425。定向层425可由各种方式编程设计，在本描述的后文可发现一些例 子。定向层可具有编程设计的定向，从如在440处绘出的平行于前光学件的表面的特性、变 化至如在430处绘出的在这些之间取向的垂直取向。定向层编程设计的取向的效应可使液 晶层形成梯度折射率图案。液晶分子也可取向如下：一些分子诸如在445处绘出的平行于前 光学表面取向，并且一些分子诸如在435处绘出的垂直于前光学表面取向，以及在两个极端 之间的取向或有效取向。对于液晶分子而言，该变化可使有效折射率跨与这些层形成的光 学装置的光学区变化或渐变。在一些例子中，可能有后光学件，如在405处所示。后光学件也 可具有电极层415和定向层426。在一些例子中，这些定向层可被编程设计为呈现类似于在 前光学表面限定的取向。
[0098] 参见图4B，可观察到跨液晶层475施加的电场401的效应。在一些例子中，电场401 可通过将电极415和420通电而建立。具有诸如470和480的不同取向的定向层的部分的效应 可被电场4 01的效应淹没，导致液晶分子的类似的取向与电场4 01-致地定向，如在4 7 5和 485处绘出的。
[0099 ]前进至图5B，560示例出可绘出梯度折射率的液晶镜片，其中可利用液晶和聚合物 组合物。在第一例子中，单体和液晶分子的混合物可形成有被加热来形成同质混合物的组 合物。接下来，可将该混合物施加到前曲面插入件561，并且随后通过添加后曲面插入件或 中间插入件567来封装在镜片插入物中。然后在形成聚合材料的交联的网络区域以及聚合 物网络的间隙内液晶的夹层区的预定条件下，可使含有液晶混合物的插入物聚合。在一些 例子中，光化辐射可照射在混合物以启动聚合。在563和565处的图案定向层的存在可使单 体和液晶分子564在聚合过程之前和期间取向，以形成如上文所讨论的径向变化图案。在一 些例子中，可能有如在562和566处绘出的透明电极。
[0100] 可存在用以将液晶分子掺入到聚合区域或凝胶状区域内的多种方式。因此，形成 聚合物网络液晶层的任何方法可包括本公开的范围内的技术，并可被用于制造其中形成有 梯度折射率径向轮廓的眼科装置。提到的先前的例子使用具有附接的液晶部分的单体来形 成网络层，该网络层形成对于未结合液晶分子的间质位置。聚合物的状态可是结晶形态、半 结晶形态、或者非晶形态的聚合材料，或在其他实施例中，还可存在凝胶状或半凝胶状形态 的聚合物。
[0101] 图5A和4B中的可变光学部分可具有其他方面，可由已在该说明书的其他章节中讨 论的类似的多样材料和构造相关性限定。在一些例子中，第一透明电极420可位于第一透明 基底410上。第一镜片表面可包括介电膜，并且在一些例子中，包括可放置在第一透明电极 上的定向层。
[0102] 参见图5C，标记570可代表梯度折射率镜片的一部分，该梯度折射率镜片包括以与 梯度折射率镜片一致的方式定向的液晶。对于具有径向距离的折射率的变化，液晶分子的 取向的一些变化以示例性方式绘出。可能有第一插入件571、以及其上有定向层572和575的 第二插入件576。定向层可引导液晶层573内的液晶分子574的独立式取向。
[0103] 包括参见图5C中示出的液晶的梯度折射率镜片的相同部分可参见图5D发现。在图 5D所绘出的情况下，电场可跨包括定向的液晶分子的层施加，因此可为通电取向。电场在 580由场矢量绘出，并且通过将电极层通电而形成。例如在581的液晶分子示出为利用施加 的电场定向。在此通电配置中，基本消除了梯度折射率，因为层排列为对入射辐射呈现相对 均匀的折射率。可能有镜片表面和形状的其他光学效应，但是通过将液晶取向排列，将得到 不同的聚焦特性。
[0104] 参见图6,可插入到眼科镜片中的可供选择的可变光学插入物600示出为具有两个 液晶层620和640。围绕液晶区域的各种层的每个方面可具有上文有关图5A中的可变光学插 入物500或图5B中的560说明的类似的多样性。出于示例性目的，在620和640的两个层被绘 出为具有类似的梯度折射率编程设计;然而在一些其他例子中，可能的是将梯度折射率类 型的镜片与另一个液晶元件组合。在一些例子中，多个梯度折射率层的组合可允许多个聚 焦特性以复合方式限定。作为例子，通过将如下元件组合，可形成可允许镜片的电力可变聚 焦特性的组合物:基于第一液晶的元件，其由第一基底610形成，其在围绕空间620和第二基 底630中的介入层可具有第一聚焦特性;基于第二液晶的元件，在第二基底630上由第二表 面形成，在围绕空间640和第三基底650中的介入层具有第二聚焦特性。
[0105]在示例性可变光学插入物600,各种类型的两个电活性液晶层的组合物，且关联于 500和560的例子的多样性可采用3个基底层形成。在其他例子中，所述装置可通过4个不同 的基底的组合来形成。在该例子中，中间第二基底630可分裂为两个层。如果稍后将基底组 合，那么可得到类似于可变光学插入物600发挥功能的装置。4个层的组合可呈现对于制造 该元件的例子，其中，类似的装置可围绕两个620和640液晶层组成，其中处理差异可涉及对 于液晶元件限定定向特性的步骤的部分。
[0106] 材料
[0107] 微注射模塑实施例可包括例如聚(4-甲基戊-1-烯)共聚物树脂，其可用于形成直 径介于约6mm到10mm之间、前表面半径介于约6mm到10mm之间、后表面半径介于约6mm到10mm 之间、以及中心厚度介于约〇 . 050mm和1.0mm之间的镜片。一些例子包括具有约8.9mm的直 径、约7 · 9mm的前表面半径、约7 · 8mm的后方表面半径、约0 · 200mm的中心厚度、以及约 0.050mm的边缘厚度的插入物。
[0108] 可将图1中所示的可变光学插入物104放置在用于形成眼科镜片的模具部件101和 102中。模具部件101和102材料可包括例如以下一种或多种的聚烯烃:聚丙烯、聚苯乙烯、聚 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、和改性聚烯烃。其他模具可包括陶瓷或金属材料。
[0109] 优选的脂环族共聚物含有两种不同的脂环族聚合物。各种等级的脂环族共聚物可 具有105 °C至160 °C范围内的玻璃化转变温度。
[0110] 在一些例子中，本公开的模具可含有聚合物，诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲 基丙烯酸甲酯、改性聚烯烃，在主链和环状聚烯烃中含有脂环族部分。这种共混物可用于任 何一半或两半模具上，其中优选的是将这种共混物用于后曲面，而前曲面包含脂环族共聚 物。
[0111] 在根据本公开来制造模具的一些优选的方法中，采用根据已知的技术的注射模 塑，然而，例子还可包括通过其他技术的方式的模塑，例如包括:车床加工、金刚石切削、或 激光切割。
[0112] 通常，在两个模具部件101和102的至少一个表面上形成镜片。然而，在一些例子 中，镜片的一个表面可由模具部件101或102形成，并且镜片的另一个表面可使用车床加工 方法、或其他方法形成。
[0113] 在一些例子中，优选的镜片材料包括含有机硅的组分。"含有机硅的组分"是指在 单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-si-o-]单元的组分。优选地，以含有机硅的组分 的总分子量计，所有Si和所连接的0在含有机硅的组分中的含量大于约20重量％，还更优选 地大于30重量％。可用的包含有机硅的组分优选地包含可聚合的官能团，诸如丙烯酸酯、甲 基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基 官能团。
[0114] 在一些例子中，包围插入物的眼科镜片裙边、也称作插入物封装层可包括标准水 凝胶眼科镜片制剂。具有可合格地匹配多种插入物材料的特性的示例性材料可包括那拉菲 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)。下文将对