调光镜片及其制备方法和调光眼镜与流程

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种调光镜片及其制备方法，还涉及包括该调光镜片和调光眼镜。

背景技术：

弱视是一种较为严重的眼疾，对于两眼弱视程度不一致的弱视患者来说，遮盖是弱视治疗的首选方法，对弱视治疗效果起到绝对性的作用。

目前最常见的遮盖方法是遮盖健眼(视力较好一眼)，仅给予差眼(视力较差一眼)足够的视觉传入，强迫差眼注视，以期在短时间内通过对差眼进行视觉刺激，使其迅速发育至与健眼相同的视力。

遮盖法多采用眼罩进行遮盖，舒适度和美观度都较低，导致患者依从性较差，有数据表明15％的儿童患者会抵制这类方式，治疗效果不理想。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种调光镜片及其制备方法以及调光眼镜，用于弱视治疗，解决现有弱视治疗方式患者依从性差的问题。

根据本发明的第一个方面，提供一种调光镜片，包括：

调光功能层，包括相对设置的第一基材和第二基材，以及位于所述第一基材和第二基材之间的聚合物分散液晶层，所述第一基材和第二基材均为透明片状材料，且所述第一基材和第二基材靠近所述聚合物分散液晶层的一侧均设有导电层；

吸光功能层，层叠设置于所述调光功能层的任一侧，包括吸光部和透光部，所述吸光部内包含吸光材料。

在本发明的一种示例性实施例中，第三基材，为透明片状材料，且与所述第一基材或第二基材相对设置；其中，所述吸光部和透光部的数量均为多个，且所述吸光部和透光部的形状均为条形；各所述吸光部和各所述透光部交替排列于所述第一基材和第三基材之间，或交替排列于所述第二基材和第三基材之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述吸光部沿所述垂直于所述条形方向的截面形状为六边形。

在本发明的一种示例性实施例中，所述吸光材料包括碳黑粒子，所述吸光部还包括粘接剂，所述吸光材料通过所述粘接剂粘接。

在本发明的一种示例性实施例中，所述透光部包括透明填充物，所述透明填充物为光学胶。

根据本发明的第二个方面，提供一种调光眼镜，包括：

镜架，包括镜片安装区；

上述任意一项所述的调光镜片，设于所述镜片安装区，所述调光镜片的吸光功能层位于远离眼睛一侧；

镜片驱动装置，设于所述镜架内，电连接所述调光镜片的调光功能层，用于控制所述调光功能层的液晶偏转方向和偏转角度的大小；

开关，设于所述镜架，电连接所述镜片驱动装置，用于控制所述镜片驱动装置的开启和关闭。

在本发明的一种示例性实施例中，所述镜片驱动装置包括：

电源，用于提供直流电；

直流交流转换器，连接所述电源，用于将所述电源的直流电转换为交流电；

驱动电路，用于将所述交流电施加给所述调光功能层。

根据本发明的第三个方面，提供一种调光镜片的制备方法，包括：

提供透明且为片状的第一基材和第二基材，在所述第一基材的其中一面和所述第二基材的其中一面制备导电层，并在两层所述导电层之间制备聚合物分散液晶层，形成调光功能层；

制备吸光部和透光部，形成吸光功能层，且使所述吸光功能层层叠设于所述调光功能层的任一侧；其中，所述吸光部内包含吸光材料。

在本发明的一种示例性实施例中，在所述调光功能层的任一侧制备吸光部和透光部，包括：

制备多个条形的吸光部；

提供透明且为片状的第三基材，将多个条形的所述吸光部间隔排列在所述第三基材或调光功能层上；

利用透明光学胶粘贴所述调光功能层和第三基材，并使所述透明光学胶填充于多个所述吸光部之间的间隔处，相邻两个所述吸光部的间隔处为所述透光部。

在本发明的一种示例性实施例中，所述制备多个条形的吸光部包括：

在粘接剂中加入所述吸光材料，然后注塑形成条形的吸光部；

或，在粘接剂中加入所述吸光材料，然后采用3d打印技术形成条形的吸光部。

本发明的调光镜片包括层叠设置的调光功能层和吸光功能层，调光功能层利用液晶偏转实现亮态和暗态的变化，吸光功能层的吸光部可以吸收部分入射光。该镜片适用于弱视治疗，可利用调光功能层的暗态特性对健眼进行遮挡，利用调光功能层的亮态特性对差眼给予视觉刺激，同时，吸光功能层能够进一步收掉部分入射光线，与调光功能层配合，能将进入人眼的光线透过率降低至小于3％，对健眼具有更好的遮挡效果；另外，吸光功能层可以减少了光线射入差眼的入射量，降低强光对差眼的刺激，而且进入差眼的光线被适量弱化后，差眼需要仔细观察才能更容易看清物体，也可以起到锻炼差眼的目的。因此该镜片对弱视的具有良好的治疗效果。且该镜片制成的眼镜外观近似墨镜，舒适度和美观度都优于眼罩，患者依从性好，也有助于弱视的治疗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明调光镜片的剖面结构示意图；

图2为调光功能层暗态示意图；

图3为调光功能层亮态示意图；

图4为吸光功能层结构及光线路径示意图；

图5为本发明调光眼镜的结构示意图；

图6为镜片和镜片驱动装置的连接结构示意图；

图7为本发明镜片制备的方法流程图。

图中：1、镜片；2、镜架；3、镜片驱动装置；4、开关；5、柔性电路板；6、电极；10、调光功能层；20、吸光功能层；110、第一基材；120、第二基材；130、聚合物分散液晶层；140、导电层；210、吸光部；220、透光部；230、第三基材。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本发明实施方式中提供了一种调光镜片，适用于制备治疗弱视的眼镜。如图1所示，该调光镜片包括层叠设置的调光功能层10和吸光功能层20。其中，调光功能层10包括相对设置的第一基材110和第二基材120，以及位于第一基材110和第二基材120之间的聚合物分散液晶层130，第一基材110和第二基材120均为透明片状材料，第一基材110和第二基材120靠近聚合物分散液晶层130的一侧均设有导电层140，聚合物分散液晶层130用于响应导电层140的电压改变液晶偏转方向，进而改变调光功能层10的透光率。吸光功能层20置于调光功能层10的任一侧，包括吸光部210和透光部220，吸光部210包括吸光材料，用于吸收入射光线。

该调光镜片的调光功能层10可以利用液晶在电场下的偏转实现亮态(透明态)和暗态(不透明态)的变化。具体而言，对液晶层施加电压时，调节液晶微滴的光轴取向与入射光一致，光线可透过调光功能层10而使其呈现透明态。对液晶层不施加电压时，液晶微滴的光轴处于自由取向，入射光被强烈散射而使调光功能层10呈不透明的乳白状态。对于弱视患者而言，可利用调光功能层10的暗态特性对健眼进行遮挡，利用调光功能层10的亮态特性对差眼给予视觉刺激，实现弱视治疗。

对于健眼而言，由于调光功能层10在暗态时并非完全变黑(多呈现雾状)，透光率一般在5％-10％之间，不能实现光线的完全遮蔽，在治疗弱视时如果不能完全遮蔽健眼，会造成健眼视疲劳甚至患者烦躁不安无法配合治疗。而吸光功能层20则利用其含有的吸光材料吸收掉部分入射光线，与调光功能层10配合，将进入人眼的光线透过率进一步降低至小于3％，实现理想的遮挡效果。

对于差眼而言，一方面，在高亮度环境下，在调光功能层10完全透明时，利用吸光功能层20可以吸收掉部分入射光线，减少了光线的入射量，降低强光对差眼的刺激，适合在强光下使用，如在阳光比较强的环境下。另一方面，光线被适量弱化后，差眼需要仔细观察才能更容易看清物体，也可以起到锻炼差眼的目的。

下面对本发明实施方式的调光镜片进行详细说明：

第一基材110和第二基材120作为镜片主体，可以采用不可弯曲的玻璃或可弯曲的透明pet基材(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或者pc(polycarbonate聚碳酸脂)基材，厚度约100μmm～200μmm，表面可做硬化处理及防紫外线处理等。导电层140可以为整面透明金属氧化物(如氧化铟锡薄膜(ito))或者高分子柔性透明导电膜(pcf)，厚度约10μm。

聚合物分散液晶层130内部有聚合物高分子网络(形成蜂窝状结构)、双稳态胆甾型液晶和玻璃微珠或者pmma垫片(作用是增加支撑)，厚度约5-15μm，液晶微滴的光轴取向是随机的，液晶的折射率各向异性，液晶微滴的寻常折射率no与聚合物的折射率np不匹配，所以微滴对光具有散射作用。当聚合物分散液晶层130两面的导电层140附加一定的交流驱动电压时，液滴微粒的指向矢与电场方向一致，此时液晶微滴的寻常折射率no与聚合物的折射率np相匹配，膜材处于透明状态，机理如图2和图3所示。使用电压为交流电，驱动电压依使用面积大小及电路引出端的电阻而定，一般为10v左右。因此，通过调配液晶和聚合物合适的比率，可实现光线强烈散射，外界光线不能穿透，聚合物分散液晶膜呈现乳白色。也可根据需要调整混合物比率及材质，调整反射光波长，使聚合物分散液晶膜呈现其他颜色。在此种模式下，可实现在一定程度上调整透过率效果。

参考图1，本实施方式中，吸光功能层20还包括第三基材230，第三基材230为透明片状材料，且位于第二基材120远离第一基材110的一侧，与第二基材120相对设置。第三基材230与第一基材110、第二基材120的作用相同，都是为了支撑固定相应的功能层，因此，可采用同样的材料。吸光部210和透光部220的数量均为多个，且吸光部210和透光部220的形状均为沿第一方向延伸的条形；各吸光部210和各所述透光部220沿第二方向交替排列于第二基材120和第三基材230之间，第一方向与第二方向垂直。采用条形结构既能够起到遮挡光线的作用，同时能够遮挡大视角光线，使患者更加注视正前方，也方便加工，可以通过注塑成型或3d打印技术成型。

在本实施方式中，如图4所示，吸光部210沿第二方向的截面为正六边形，即整体呈正六棱柱结构。正视角光线l1和l2被吸光粒子吸收从而弱化，正视角光线l3可正常穿透吸光功能层20。具体而言，以图示截面为例，正视角光线穿透强度的计算，为穿透该六边形的光强与入射光强的比值。e处光线无法穿透，透过率为0，f处光线完全透过，透过率为100％，e、f两点之间的总体正视角光线穿透强度可按线性均分，具体为t＝∫∫f(l)d(ef)，积分下限为0，上限为1，f(l)为不同位置处的光线强度，l为相邻两六边形底面的水平间距，θ为六边形角度，h为六边形高度，ef＝h/2sinθ。可见，e、f两点之间正视角光线的穿透强度由六边形角度θ、高度h和底面间距l而定，具体比例可以根据治疗需要而定。在该截面上，吸光部210和透光部220的宽度大约在10～20μm，可以使经过吸光功能层20和调光功能层10后进入人眼的光线小于3％，可以实现完全的暗态。

同时，六棱柱结构可以过滤掉大视角光线，如图4所示，大视角光线l4被吸光粒子吸收。能够过滤掉的光线量可依据六边形高度h和底面间距l确定，tanθ1＝2h/l，θ1为l4与水平线的夹角。大视角的光线对治疗效果无显著影响，过滤掉后仅给患者保留正视角光线，可以让患者的差眼集中注意力观察正视角的图像，提高锻炼的效果。在其他实施方式中，吸光部210沿第二方向的截面也可以为其它形状，如矩形、三角形、圆形等，此处不再一一列举。

本实施方式中，吸光部210中的吸光材料可以是碳黑等黑色粒子，能够吸收更多的光线，使有助于实现全面遮盖健眼的目的，且黑色粒子使得镜片1整体呈现一定的黑色，外观近似墨镜，美观度更高，更容易被患者接受。当然，吸光材料也可以是其他颜色，在充分遮挡健眼的前提下使外观更多样化。每个吸光部210还包括粘接剂，吸光材料通过粘接剂粘接。粘接剂具体可以采用光学胶，例如，紫外固化光学胶。紫外固化光学胶为透明材料，不会干扰吸光功能层20的吸光特性，同时制备方便，只需将碳黑粒子分散在液态紫外胶中并利用紫外光固化即可。光的透过率受吸光材料含量的影响，因此可根据治疗需要调整吸光材料的含量。

透光部220包括透明填充物，即多个吸光部210之间的间隔处采用透明填充物填充。入射的光线一部分被吸光部210中的吸光材料吸收，另一部分从透光部220的透明填充物中穿透。透明填充物也可以为光学胶，例如，紫外固化光学胶，既可以实现光线的完全透过，也可以起到固定粘接各吸光部210的作用，防止各吸光部210位置移动。

在本实施方式中，是在第二基材120和第三基材230之间形成吸光功能层20，在其他实施方式中，也可以在第一基材110和第三基材230之间形成吸光功能层20。另外，本实施方式的调光功能层10和吸光功能层20共用一个基材，可以降低整个镜片厚度。在其他实施方式中，调光功能层10和吸光功能层20也可以各有两个基材，然后将两个功能层粘贴为一个整体。

本发明实施方式还提供了一种调光眼镜，如图5所示，包括镜架2、镜片1、镜片驱动装置3和开关4。

镜架2包括镜片安装区，镜架2还至少包括镜腿，还可以包括镜片框，做成有框镜架2(半框或全框)，也可以不包括镜片框，做成无框镜架2，镜片1的具体安装形式不进行限定。

镜片1为上述实施方式中的调光镜片，安装在镜架2的镜片安装区。健眼和差眼可以采用材料、结构、性能完全一致的调光镜片，也可以采用根据视力情况采用不同材料、结构的调光镜片。例如，健眼所用的调光镜片的吸光功能层20中吸光材料含量可以较多或吸光部210间距较小，以使遮蔽效果更好，而差眼所用的调光镜片的吸光功能层20中吸光材料含量可以较少或吸光部210间距较大，避免进入人眼的光线太少，导致差眼过于“费力”看清而引起眼疲劳。由于射入人眼的光线是经过调光功能层10和吸光功能层20的共同作用后的入射光线，因此，调光功能层10和吸光功能层20的位置前后对于光线的过滤是一致的。由于调光功能层10在暗态特性呈雾状的灰白色，吸光功能层20呈墨镜的效果，出于外观的考虑，吸光功能层20可以位于远离眼睛一侧。

开关4设于镜架2上，电连接镜片驱动装置3，用于开启和关闭镜片驱动装置3，以便于控制眼镜的调光效果。同时，为了使两个镜片1呈现不同的状态，可以给两个镜片1单独设置各自的镜片驱动装置3和开关4，使二者能够独立调控。例如，设置开关4关闭时，调光功能层10显示暗态，开关4开启时，调光功能层10显示亮态，治疗时，可关闭健眼开关4，使健眼镜片1遮蔽健眼，同时开启差眼开关4，使大部分光线能够透过差眼镜片1。同时，还可以利用开关4(例如旋钮开关)控制镜片驱动装置，实现镜片透过率可调。

镜片驱动装置3设置在镜架2(例如镜腿)内，电连接调光镜片1的调光功能层10，用于控制调光功能层10的透光率，进而调整镜片1的透光率。镜片驱动装置3安装在镜腿内可以保证较好的眼镜外观。如图6所示，为了实现镜片驱动装置3和调光功能层10之间的电连接，调光功能层10边缘焊接有导电正负电极6，导电正负电极6与设置有各功能电路的柔性电路板5电连接，柔性电路板5进一步与驱动装置3和开关4连接。

在本实施方式中，镜片驱动装置3包括电源、直流交流转换器和驱动电路。电源可以采用微型电池，微型电池多提供直流电，直流交流转换器连接电源，可以将直流电转换为交流电，驱动电路用于将交流电施加给调光功能层10。镜片驱动装置3还可以包括电压调节电路，电压调节电路连接直流交流转换器，用于将交流电的电压转化为符合镜片1需求的交流电压(因聚合物分散液晶层130驱动时通常需要约10v、10ma左右的交流电)，电压调节电路还连接驱动电路，驱动电路将调节电压后的交流电施加给调光镜片1的调光功能层10。进一步，因不同患者的弱视程度有差异，可通过调整电压大小来调整液晶偏转角度的大小，进而控制镜片的透过率，电压大小通过电压调节电路调节，并且调整驱动电路输出的电压波形为矩形波，可以使镜片处于透过率可调状态。

本发明实施方式还提供了上述调光镜片的制备方法，参考图7，具体包括以下步骤：

步骤s100，提供第一基材110和第二基材120，在第一基材110的其中一面和第二基材120的其中一面制备导电层140，并在两层导电层140之间制备聚合物分散液晶层130，形成调光功能层10。

步骤s200，制备吸光部210和透光部220，形成吸光功能层20，且使吸光功能层20设于调光功能层10的任一侧；其中，吸光部210内包含吸光材料。

在本实施方式的步骤s100中，具体可以采用以下工艺制备调光功能层10：

步骤s110，镀膜：第一基材110和第二基材120相对的表面分别做导电层140处理，同时为了满足不同使用要求，还可在基材表面做进一步的表面处理，如抗静电、抗划伤、抗眩光处理等。

步骤s120，滴注液晶：首先，将液晶和高分子聚合物(如聚氨酯丙烯酸酯类树脂等)进行混合搅拌(质量比一般为5:5)，同时掺杂部分玻璃珠，在一定的温度条件下，形成透明状均相体系聚合物液晶。然后，将聚合物液晶滴注在其中一个基材上，然后将另一个基材覆盖在聚合物液晶上，通过滚轧方式将两基材挤压成型。挤压时，通过两管轮的间隙控制第一基材110和第二基材120之间达到预设距离。

步骤s130，液晶固化：通过紫外光照射液晶一定的时间，高分子聚合物形成蜂窝状结构，液晶分子被包裹在该结构中，在一定的高温下(一般100度以上)实现液晶的彻底固化，形成调光功能层10。

在本实施方式的步骤s200中，具体可以采用以下工艺制备吸光功能层20：

步骤s210，制备多个条形的吸光部210。具体可以为，在粘接剂中加入吸光材料，然后制备成多个条形形状。粘接剂可以为紫外固化光学胶，可以先在紫外胶内加入吸光材料混匀，然后通过注塑成型，形成条状结构。也可以先在紫外胶内加入吸光材料混匀，然后通过3d打印成型，例如可采用立体光固化成型技术，将模型结构分层，利用紫外激光逐层扫描紫外胶，紫外胶在紫外激光的作用下逐层固化，形成三维立体条状结构。

步骤s220，提供第三基材，以条形方向为第一方向，将多个成型好含有吸光材料的吸光部210垂沿直于第一方向的第二方向间隔排列在第三基材上。

步骤s230，将紫外固化光学胶涂覆在制备好的调光功能层10的其中一面，将调光功能层10盖在排列好吸光部210的第三基材上，挤压，使光学胶填充于多个吸光部210之间的间隔处，形成透光部220，紫外光照射使紫外胶固化，形成交替排列的吸光部210和透光部220。

在本实施方式的步骤s220和s230中，也可以将多个吸光部210排列在调光功能层10的其中一面，然后将涂覆有紫外固化光学胶的第三基材盖在吸光部210上挤压。另外，在本实施方式的步骤s200中，是先制备好调光功能层10，再在调光功能层10的其中一面制备吸光功能层20。本领域技术人员知晓，也可以先制备吸光功能层20，再在吸光功能层20的其中一面制备调光功能层10。同时，为了降低整个镜片1厚度，本实施方式调光功能层10和吸光功能层20共用了一个基材。在其他实施方式中，也完全可以先分别采用各自的两个基材制备调光功能层10和吸光功能层20，然后将两部分用透明光学胶粘贴在一起，形成层叠结构即可，具体过程此处不再赘述。

进一步地，制备眼镜可以具体包括以下步骤：

步骤s300，裁切：根据需求对制备好的镜片1进行切割，例如使用激光烧蚀出相应的镜片1外形结构以及电极6外形结构。

步骤s400，焊接柔性电路板5：剥离电极6处多余的ito膜，用酒精擦拭掉该位置处的液晶混合物，以露出导电电极6。未避免焊接处应力集中造成上下电极6剥离，如图6所示，两个导电电极6交叉排布，然后将异方性导电胶膜贴覆到柔性电路板5上，在一定的温度，压力及时间下，将柔性电路板5焊接到电极6位置。

步骤s500，检测：通电检测调光功能层10是否可在亮态和暗态中转化。

步骤s600，组装：将检测通过的镜片1安装在镜架2的镜片1安装区，并将驱动装置安装在镜腿内的预设位置处，并实现电连接，即完成了整个眼镜的制备。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。