用于矫正色盲的光学元件的制作方法
【专利说明】
[0001] 发明背景
技术领域
[0002] -些实施方式涉及用于增强患有在各颜色之间视觉不敏感的人的辨色能力（例 如矫正色盲）的光学元件，其可辅助人或其他哺乳动物区分第一可见颜色波长和第二可见 颜色波长。
[0003] 相关技术描述
[0004] 通常色盲被认为是对他人能够辨别的一些颜色之间差异的察觉能力下降。存在多 种色盲类型。与正常个体相比，红色弱视个体对红光更不敏感，因此会受到光谱的红端变暗 的影响。绿色弱视个体具有突变形式的绿色色素，其向光谱的红端移动，导致对光谱绿色区 域的敏感性降低。与红色弱视相似，绿色弱视在辨别光谱的红、橙、黄、绿区域的色调的微小 差异时表现不良。这种红绿色盲是这种症状的最常见形式，其导致这些色调中的许多种向 有色光谱的红端移动。其他色盲个体是蓝色弱视，并且具有突变形式的蓝色色素，这导致向 光谱的绿色区域移动。
[0005] 已提出若干种矫正人类色盲的方法。下面所讨论的每一篇参考文献的内容均以 其整体通过引用方式并入本文中。一般来讲，矫正视觉辨色能力缺乏的选项包括使用同时 使用的镜片之间的光谱透射、差别着色和滤色。其他专利公开将颜色与其他视觉指示标记 (如交叉影线）相关联，作为矫正视觉颜色缺陷的一种方式。
【发明内容】
[0006] 本文中所公开的装置可用于改善人辨别颜色（辨色）的能力。对于色觉正常的个 体和辨色能力受损的个体而言，这些装置均可为有益的。本发明的实施方式涉及一种用于 增强患有在各颜色之间视觉不敏感的人的辨色能力（例如矫正色盲）的光学元件，其增强 一种或多种所需发射带宽的透射，该发射带宽与个人视为难以辨识或辨别的颜色对应。所 述带宽可处于可见光波长的红、黄、绿或蓝色区域中。在一个实施方式中，光学元件既可以 增强所需第一发射带宽的透射，又可以降低第二发射带宽的透射。例如，患有色盲的人也许 能感知第一颜色，但会将第二颜色与第一颜色混淆。在一个实施方式中，光学元件可增强两 种颜色之间的对比度或强度，这增大了它们相互之间的区别。
[0007] -个实施方式提供一种改善颜色识别力（例如矫正第一可见颜色波长与第二可 见颜色波长之间的视觉不敏感）的光学元件。在一个实施方式中，光学元件包含基本上透 明的基体材料和分散于所述基本上透明的基体材料内的发光化合物。
[0008] 在一些实施方式中，发光化合物由通式（1)表示：
[0009]
[0010] 其中R1和R2选自任选取代的二苯胺、任选取代的苯基萘胺、任选取代的咔唑基和 任选取代的苯基烷基胺，
[0011] 其中R3为c「c6烷基，
[0012] 其中R4选自C「C6烷基、醚或聚醚。
[0013] 在一个实施方式中，发光化合物具有与第一可见颜色波长基本上重叠的发射波 长。在一个实施方式中，发光化合物具有与第二可见颜色波长基本上重叠的吸收波长。在 一个实施方式中，发光化合物以一定的量存在，所述量被选择为在光学元件中提供在第一 可见波长处大于100%的透射率。
[0014] 一些实施方式包括一种用于改善颜色识别力（例如矫正受损的辨色能力）的装 置，其包括：包含分散于基体材料中的发光化合物的光学元件；其中光学元件足够透明以 使得人能够看穿光学元件；其中发光化合物在吸收波长处吸收光并且在发射波长处发射 光，其中人视锥感光色素实质上对发射波长比对吸收波长更敏感；并且其中装置被配置成 使得人（例如辨色能力受损的人）能够通过透过光学元件观察包含颜色的图像或物体来更 好地辨别所述颜色。
[0015] -些实施方式包括一种用于改善辨色能力的装置，其包括：包含分散于基体材料 中的发光化合物（例如式1化合物）的光学元件；其中光学元件足够透明以使得人能够看 穿所述光学元件；其中发光化合物在吸收波长处吸收光并且在发射波长处发射光，其中人 视锥感光色素实质上对发射波长比对吸收波长更敏感；并且其中装置被配置成使得人（例 如具有正常色觉的人）能够通过透过所述光学元件观察包含颜色的图像或物体来更好地 辨别所述颜色。
[0016] 一些实施方式包括一种用于改善颜色识别力或矫正受损的辨色能力（例如红-绿 颜色缺陷）的装置，其包括：包含在基本上透明的基体中的发光化合物的光学元件；并且其 中光学元件在接近M人视锥感光色素的峰敏感度的波长范围内吸收光，并在接近L人视锥 感光色素的峰敏感度的波长范围内发射更长波长的光。
[0017] 一些实施方式包括一种用于改善颜色识别力或矫正受损的辨色能力（例如红-绿 颜色缺陷）的装置，其包括：包含分散于基体材料中的发光化合物的光学元件；光学元件被 配置成吸收和发射可见光，使得当透过光学元件来观察物体或图像时，具有第一组颜色坐 标的第一颜色被转换成具有第二组颜色坐标的第二颜色，以辅助辨别颜色；并且在与最接 近第一组颜色坐标的颜色混同线垂直的方向上，第一组颜色坐标与第二组颜色坐标之间的 距离为至少约0. 02个颜色坐标单位。
[0018] -些实施方式包括一种用于改善颜色识别力或矫正受损的辨色能力的装置，其包 括：包含分散于基体材料中的发光化合物的光学元件；其中光学元件足够透明以使得人能 够看穿所述光学元件；其中光学元件被配置成吸收较短波长的光并发射较长波长的光，使 得具有第一组颜色坐标的颜色被转换成具有第二组颜色坐标的颜色；其中在与最接近第一 组颜色坐标的颜色混同线垂直的方向上，第一组颜色坐标与第二组颜色坐标之间的距离为 至少约0. 02个颜色坐标单位；并且其中装置被配置成使得辨色能力受损的人能够通过透 过光学元件观察包含颜色的图像或物体来更好地辨别所述颜色。
[0019] -些实施方式包括一种用于改善辨色的能力的装置，其包括：包含分散于基体材 料中的发光化合物的光学元件；光学元件被配置成吸收和发射可见光，使得当透过光学元 件来观察物体或图像时，具有第一组颜色坐标的第一颜色被转换成具有第二组颜色坐标的 第二颜色，以辅助辨别颜色；并且第一组颜色坐标与第二组颜色坐标之间的距离为至少约 0. 02个颜色坐标单位。
[0020] 一些实施方式包括一种制备用于改善辨色能力的装置的方法，其包括：选择在光 学元件中使用的发光化合物，该光学元件被配置成通过可见光的吸收和发射来将具有第一 组颜色坐标的颜色转换成具有第二组颜色坐标的颜色；其中发光化合物被选择使得第一组 颜色坐标与第二组颜色坐标之间的距离为至少约0. 02个颜色坐标单位。
[0021] -些实施方式包括一种通过所述方法制备的用于改善辨色能力的装置。
[0022] -些实施方式包括一种用于矫正与颜色识别力相关的视觉缺陷的装置，其包括包 含组合物的光学元件，该组合物包含聚合物（例如包含聚乙烯醇或其衍生物的聚合物）和 罗丹明或罗丹明衍生物。
[0023] -些实施方式包括制备用于矫正受损的辨色能力的装置的方法，其包括：选择在 光学元件中使用的发光化合物，该光学元件被配置成通过可见光的吸收和发射将具有第一 组颜色坐标的颜色转换成具有第二组颜色坐标的颜色；其中发光化合物被选择使得在与最 接近第一组颜色坐标的颜色混同线垂直的方向上，第一组颜色坐标与第二组颜色坐标之间 的距离为至少约0. 02个颜色坐标单位。
[0024] -些实施方式包括一种通过所述方法制备的用于改善辨色能力的装置。
[0025] -些实施方式包括一种目镜，其包括：包含在基本上透明的基体中的发光化合物 的光学元件；其中装置被配置成使得光学元件修改用户透过光学元件所观察到的物体或图 像的颜色，从而使得用户可更好地辨别颜色。
[0026] -些实施方式包括一种电子装置，其包括：电子显不器；包含在基本上透明的基 体中的发光化合物的光学元件；与光学元件和电子显示器耦接的触摸屏组件；其中触摸屏 组件包括：第一导电层、第二导电层和第一导电层与第二导电层之间的间隔层，其中第一导 电层和第二导电层基本上是透明的；其中装置被配置成使得用户接触触摸屏可导致第一导 电层接触第二导电层，使得电流流过第一导电层和第二导电层之间；其中装置被配置成使 得由显示器发射的光的至少一部分穿过触摸屏组件并穿过光学元件；其中光学元件修改由 显示器发射的穿过光学元件的光的颜色。
[0027] -些实施方式包括一种装置，其包括：包含涂层的光学元件，其中涂层包含在基本 上透明的基体中的发光化合物，其中装置被配置成使得光学元件修改用户透过光学元件所 观察到的物体或图像的颜色，使得用户可更好地辨别颜色。
[0028] 一些实施方式包括一种用于改善颜色识别力的装置，其包括：包含在基本上透明 的基体中的发光化合物的光学元件；并且其中光学元件具有约540nm至约550nm的可见吸 收的峰波长。
[0029] 一些实施方式包括一种组合物，其包含聚合物和罗丹明或罗丹明衍生物，其中聚 合物包含聚乙烯醇或聚乙烯醇的包含Ci6酯或ci6缩醛侧基的衍生物。
[0030] 一些实施方式包括一种矫正受损的辨色能力的方法，其包括：放置本文中所描述 的装置或光学元件，使得辨色能力受损的个体可透过光学元件观察图像或物体，从而辨别 颜色。
[0031] -些实施方式包括一种改善辨色能力的方法，其包括放置本文中所描述的装置或 光学元件，使得具有正常色觉的个体可透过光学元件观察图像或物体。
[0032] -般来讲，本文中所描述的方法和装置可用于改善辨色能力受损的个体和/或色 觉正常的个体的辨色能力。
[0033] 下文对这些实施方式和其他实施方式进行更详细地描述。
[0034] 附图简要说明
[0035] 图1是与确定在颜色混同线垂直的方向上两个颜色坐标之间距离的方法相关的 示意图。
[0036] 图2A和2B是包括触摸屏组件的装置的一些实施方式的示意图。
[0037] 图3是包括触摸屏组件的装置的一些实施方式的示意图。
[0038] 图4是包括触摸屏组件的装置的一些实施方式的示意图。
[0039] 图5是包括触摸屏组件的装置的一些实施方式的示意图。
[0040] 图6示出了本文中所描述的光学元件的一个实施方式的光透射谱。
【具体实施方式】
[0041] 光学元件的各实施方式可矫正第一可见颜色波长与第二可见颜色波长之间的视 觉不敏感。在一个实施方式中，光学元件通过增强在与第一可见颜色波长对应的发射带宽 中的透射来矫正视觉不敏感。第一可见颜色波长可在可见光波长的光的红、橙、黄、绿或蓝 色区域中。在一个实施方式中，第一可见颜色波长包括在红色带宽中的波长。在一个实施方 式中，第一可见颜色波长在约530nm至约800nm、约560nm至约720nm、约580nm至约710nm、 约600nm至约700nm、约530nm至约720nm、约540nm至约710nm或者约550nm至约700的 范围内。在一些实施方式中，发光化合物可在第一可见颜色波长中提供增强的发射。
[0042] 第二可见颜色波长可在可见光波长的光的红、橙、黄、绿或蓝色区域中。在一个实 施方式中，第二可见颜色波长包括在绿色带宽中的波长。例如，对于患有红绿颜色缺陷的个 体而言，会是有益的是提高对红光波长的光的感知，同时任选地降低对绿光波长的光的感 知。在一个实施方式中，第二可见颜色波长在约450nm至约600nm、约500nm至约580nm或 者约520nm至约550nm的范围内。
[0043] 存在于形成光学元件的基本上透明的基体材料中的发光化合物的量可改变。只要 化合物在光学元件中增加第一可见颜色波长的发射、增加第二可见颜色波长的发射、进一 步使第一颜色波长的峰发射波长与第二颜色波长分离、或同时增加和分离峰发射波长，使 得第一可见颜色波长更容易被色盲个体识别，则任意量的发光化合物都是合适的。在一个 实施方式中，发光化合物以一定的量存在，所述量被选择为在光学元件中提供在第一可见 波长处大于90%的透射率。这是令人意外的，特别是当光学元件还包含光吸收染料时。
[0044] 在这种情况下，光吸收染料的吸收带可与发光化合物的发射带重叠，导致在绿光 波长中小于100%的透射率。在一个实施方式中，发光化合物以在光学元件中在第一可见 波长处提供大于95%、大于100%、大于101%、大于102%、大于103%、大于104%或大于 105%的透射率的量存在。在一个实施方式中，发光化合物可具有与第一可见颜色波长基本 上重叠的发射波长和与第二可见颜色波长基本上重叠的吸收波长。
[0045] 术语苯并咪唑-2-基是指环体系：
[0046]
其中RA选自HXfQ烷基、任选取代的芳基，包括但不限于苯基和萘 基。
[0047] 术语1_(苯基甲基）苯并咪唑-2-基是指环体系：
[0048]
[0049] 1-(苯基甲基）苯并咪唑-2-基。
[0050] 术语1-苯基苯并咪唑-2-基是指环体系：
[0051]
[0052] 1-苯基苯并咪唑-2-基。
[0053]术语苯并噁唑-2-基是指环体系：
[0054]
[0055]术语苯并噻唑-2-基是指环体系：
[0056]
[0057] 术语"咔唑基"是指环体系：
[0058]
其包括但不限于
其中RB可独 立地选自H、任选取代的C「C6烷基、任选取代的C「C6烷基C。芳基、任选取代的C「。芳 基C「C6烷基、任选取代的C6-(；。芳基和Ci3全氟烷基。
[0059] 术语"异丙基"是指结构：
[0060]
[0061] 术语"异丁基"是指结构：
[0062]
[0063] 术语"苯基咔唑基"是指环体系：
[0064] 其中RG可独立地选自H、任选取代的 .， Ci-Q烷基、任选取代的C 烷基C6-(；。芳基、任选取代的C6-(；。芳基和Ci3全氟烷基。
[0065] 术语"二苯胺"是指环体系：
[0066]
[0067] 术语"苯基萘胺"是指环体系：
[0068]
[0069] 术语"苯基萘胺"是指环体系：
[0070]
其中RD可独立地选自H、任选取代的C烷基和Ci6全氟烷基。在 一些实施方式中，#可为异丙基和异丁基。
[0071] 术语1，3间亚苯基是指环体系：
[0072]
[0073] 术语1，4间亚苯基是指环体系：
[0074]
[0075] 在一个实施方式中，发光化合物以使得第一峰发射波长相对于第二峰发射波长移 动且进一步分离至少约lnm、2nm、5nm或8nm的量存在。在一个实施方式中，发光化合物以既 提高强度又使得第一峰发射波长相对于第二峰发射波长移动且进一步分离至少lnm、2nm、 5nm或8nm的量存在。
[0076] 基于组合物的重量，发光化合物可以约0.01重量％至约30重量％、约0.01重 量％至约20重量％、约0.01重量％至约15重量％、约1重量％至约20重量％、约1重量％ 至约15重量％、约2重量％至约12重量％、约5重量％至约10重量％或者约10重量％范 围内的量，或以这些值中任意值所限定的范围内的任意量，或这些值中任意值之间的范围 内的任意量存在于基本上透明的基体材料中。
[0077] 在光学元件中所使用的发光染料可改变。合适的发光化合物的例子包括2013年 1月5日提交的美国临时申请61/749, 225中所述的那些，该临时申请全文以引用的方式并 入。在一个实施方式中，提供了一种用于矫正第一可见颜色波长与第二可见颜色波长之间 的视觉不敏感的由所述发光化合物构成的光学元件，其包含：基本上透明的基体材料；和 分散于基本上透明的基体材料内的发光化合物，其中发光化合物具有与第一可见颜色波长 基本上重叠的吸收波长，以及与第二可见颜色波长基本上重叠的发射波长，其中第一可见 颜色波长为绿光波长且所述第二可见颜色波长为红光波长，其中发光化合物由通式（1)表 示：
[0078]
[0079] 其中R1和R2可选自任选取代的二苯胺、任选取代的苯基萘胺、任选取代的咔唑基 和任选取代的苯基烷基胺，
[0080] 其中R3可为C「C6烷基，并且
[0081] 其中R4可选自C 烷基、醚或聚醚。
[0082] 在一些实施方式中，R1和R2选自
[0083]的基团。 -.、?>
[0084] 在一些实施方式中，RB可选自C 烷基、C 烷基C6-(；。芳基和任选取代的C 6_C1Q 芳基。在一些实施方式中，RB为任选取代的苯基。在一些实施方式中，RD可独立地选自H、任选取代的Q-Ci。烷基和C13全氟烷基。在一些实施方式中，RD选自CfQ烷基。在一些实 施例中，RD选自任选取代的异丙基和异丁基。
[0085] 在一些实施方式中，R3可为任选取代的C 烷基。在一些实施例中，R3可选自任 选取代的异丙基和异丁基。
[0086] 在一些实施方式中，R4可选自任选取代的C 烷基、醚和聚醚。在一些实施方式 中，醚可为R5-0-R6,其中R5和R6可独立地选自c烷基。在一些实施方式中，R4可选自：
[0087]
[0088] 在一些实施方式中，发光化合物可选自：
[0089]
[0090] 除非另外指明，否则本文中通过结构、名称或任何其他方式对本文中化合物的提 及包括盐，包括两性离子形式；替代固体形式，例如多晶型物、溶剂化物、水合物等；互变异 构体；或在如本文所描述使用化合物的条件下可迅速转化成本文所述化合物的任何其他化 学物质。
[0091] 本文中所用化合物的任意