CN101057174A - 用于电活性液晶眼科设备的图案化电极 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电活性设备，这种设备包括：封闭在一对透明基底(10，100)之间的液晶层(20)；位于该液晶层与第一透明基底(10)的向内朝向的表面之间的一个或多个图案化电极组(30)，所述图案化电极组各包括形成相对的图案的两个或多个电极，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成图案化电极组的电极之间没有水平间隙；以及在液晶层与第二透明基底(100)的向内朝向的表面之间的导电层(40)。该设备提供比常规设备更高的效率。

Description

用于电活性液晶眼科设备的图案化电极
相关申请的交叉引用
本申请要求2004年4月13递交的临时美国专利申请60/562,203的优先权，该申请在与本公开不一致的范围内通过参考结合在本申请中。
背景技术
用在视力矫正眼科设备中的常规透镜包含一个或多个固定的聚焦倍率。例如远视眼患者，他们的眼睛的晶状体失去了弹性且近距离聚焦受到了损害，这些患者使用提供用于近景和远景的不同固定倍率的眼科设备。具有固定倍率的透镜限制了将透镜矫正到晶状体中标准倍率和位置的可能性。
电活性设备可用于在透镜中所希望的位置提供不同的聚焦倍率，这些设备如电光活化波阵面控制设备，如衍射透镜。美国专利6,491,394、6,491,391、6,517,203和6,619,799以及专利申请公开出版物2003/0058406公开了一种电活性银镜片，在这种电活性银镜片中，电活性材料夹在两个导电层之间。电极位于栅极图案中，栅极图案在一个导电层上，而且将不同的电压加在不同的电极上，以改变电活性材料的折射率。要求将这些电极相互绝缘。
美国专利4,968,127描述了对穿过位于银镜片的两个透明电极之间的液晶层的电压进行电子调节，以与光传感器所测得的环境光水平相互关联。由于液晶层中的分子对准在越过电极的电场强度增加时而增加，所以穿过透镜的光的传输随着电压而变化。美国专利4,279,474描述了一种含有液晶的银镜片，这种银镜片具有两个相对的基底，每个基底具有透明的导电表面。根据光传感器所测得的环境光水平，将液晶层夹在对准状态与非对准状态之间。
美国专利6,341,004描述了利用叠层电极设计的液晶显示器，电极分层淀积在透明的基底上，并且由绝缘材料层隔开。WO91/10936和美国专利4,345,249描述了一种液晶开关元件，这种液晶开关元件具有梳状电极图案，梳齿相互电隔离。美国专利5,654,782描述了一种包含相对的电极组的设备，这些电极组一起相互作用以控制夹在这些电极之间的液晶的取向。
利用多个电极的液晶设备要求相邻电极之间的电绝缘，以避免短路。这就导致绝缘区域中的液晶不同于非绝缘区域中的液晶而被对准，从而导致液晶的并不是最佳的总体对准以及相应的穿过单元的并不希望的传输。本领域中需要有一种改进的液晶设备。
发明内容
本发明提供一种电活性设备，这种设备包括：在一对相对的透明基底之间的液晶层；位于该液晶层与第一透明基底的向内朝向的表面之间的一个或多个图案化电极组，所述图案化电极组各包括两个或更多的电极，这些电极形成相对的图案，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成图案化电极组的电极之间没有水平间隙；以及在该液晶层与第二透明基底的向内朝向的表面之间的导电层。
在该设备中，可以以非重叠方式将一个以上的图案化电极组置于第一透明基底上。例如，可将两个图案化电极组并行放置在第一透明基底的向内朝向的表面上，以允许在两个距离(如纸与计算机屏幕)之间的快速切换，每个图案化电极组具有总的半圆形状(或任何其他形状)。一个或多个图案化电极组可占据第一透明基底的任何所希望的量的区域。例如，图案化电极组可在常规的多焦点透镜中那样占据第一透明基底的上半部分或下半部分。图案化电极组可占据第一透明基底的左半部分或右半部分。图案化电极组可占据第一透明基底的整个部分或位于其中间的部分。设计占据第一透明基底的不同量的区域和该区域中的所有位置的图案化电极组均包括在本发明中。
本发明还提供衍射光的方法，这些方法包括将一个或多个不同的电压加在本说明书中所描述的电活性设备的电极上。这就使液晶重新取向并提供所希望的相传输函数。如现有技术中所熟知的那样，可使用将电压加在电极上的不同方法。电池可用于提供电压，或者使用现有技术中所熟知的其他方法。现有技术中已知可以使用控制加在电极上的电压的所有方面的不同方法，包括处理器、微处理器、集成电路和计算机芯片。所加的电压由所希望的相传输函数所确定，如在现有技术中所知的那样。
本发明还提供一种图案化电极，该图案化电极包括：基底；以图案布置在该基底上的一个或多个导电材料区域；一个或多个绝缘材料区域，该区域以与所述基底上的导电材料区域互补图案布置。导电材料可以是任何适当的材料，包括本说明书中明确描述的材料和现有技术中所已知的其他材料。绝缘材料可以是任何适当的材料，包括本说明书中明确描述的材料和现有技术中所已知的其他材料。导电材料和绝缘材料以交替图案布置，例如，具有增加半径的圆(例如，见图1，该图示出了两个图案化电极)。如在此描述的，图案可以是任何期望的图案，例如圆形、半圆形、方形、角形、或任何可提供期望的效果的其他形状。术语“圆形、半圆形、方形和角形”以及其他形状并不意味着形成理想的形状，而是基本上形成该形状，而且，如现有技术中所熟知的那样，可包括总线线路或使电流通过基底的其他方法。
本发明还提供一种图案化电极组，该图案化电极组包括形成相对的图案的两个或多个电极，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成图案化电极组的电极之间没有水平间隙。
本说明书中所使用的“水平的”意指与基底方向垂直。本说明书中所使用的在电极之间“没有水平间隙”包括从水平方向看时电极没有间隔的情况，而且还包括从水平方向看时电极有间隔的情况，这种间隔并不导致镜片的衍射效率降低到超过理论最大值的25％，也并不降低所有单独值和范围。本说明书中所使用的“层”并不要求理想的均匀膜。可以出现某些不均匀的厚度、裂纹或其他缺陷，只要这种层完成所预期的目的，如本说明书所描述的那样。
本发明中的设备可用于现有技术中所已知的各种各样的用途，包括用于人类或动物视力矫正或改变的透镜。这些透镜可结合在眼镜中，如现有技术中所已知的那样。眼镜可包括一个透镜或一个以上的透镜。本发明中的设备也可用于显示用途中，如本领域中熟练的技术人员所熟知的那样，而无需进行试验。本发明中的透镜可与常规的透镜和光学部件一起使用。本发明中的这些透镜可用作常规透镜的一部分，例如，可作为常规透镜中的嵌片，或者，常规透镜与本发明中的透镜的组合可以以叠层方式使用。
附图说明
图1示出了形成图案化电极组的两个电极的实施例。
图2示出了四个衍射透镜相传输函数。
图3示出了具有四个带的设备，每个带有四个电极。
图4示出了结合图案化电极组的液晶单元的示意图。
图5示出了制造工艺的一个实施例。
图6示出了利用玻璃隔片的单元。
图7示出了四阶梯衍射透镜的相敏显微图像。
图8示出了模型眼中的成像。
图9示出了来自二屈光度四阶梯衍射透镜的电光致聚焦波的相图，阴影部分表示光程差。
具体实施方式
衍射透镜在现有技术中是已知的。图2示出了四个衍射透镜相传输函数。图2A示出了理想的球面聚焦相分布图。图2B示出了具有连续二次炫耀分布图的衍射透镜。图2C示出了倒相(或伍德(Wood))透镜。图2D示出了二次炫耀分布图的四级近似。如图2C所示，倒相透镜的效率为40.5％。图2D中的四级(四阶梯)近似的效率为81％。在本说明书中所描述的试验中选择四级近似以接近二次炫耀分布图，但也可利用更高级的近似，并且会产生更高的效率和更小的电极带，如现有技术中所熟知的那样。
本发明提供用液晶材料填充的电活性透镜，液晶可在电场中重新对准。这些透镜起到衍射光学元件(DOE)的作用。DOE是施加电压的结果，这种电压越过薄的液晶层，液晶层通过改变导向器取向场来做出反应并产生不均匀折射率图案，然后，这些不均匀折射率图案导致越过单元表面的不均匀相传输函数(PTF)。通过利用一个或多个图案化电极组施加越过单元的精确控制的电压图案来实现PTF的精确控制，以产生所希望的DOE。优选地，这些电极从导电性透明膜图案化而形成，但也可使用现有技术中熟练的技术人员熟知的其他材料。现有技术中熟练的技术人员熟知的光刻工艺，用于产生所希望的电极图案，这种光刻工艺包括蚀刻。
位于单独的平滑表面上的电极必须在它们之间具有间隙，以避免电短路或击穿。在并不恢复到非常高的分辨率的光刻的情况下，必须使用至少几微米的间隙。在将不同的电压加在相同表面上的相邻电极上时，间隙中的电场线将不会主要呈纵向，而实际上会在第一基底的内表面呈横向，而且在越接近于第二基底的导电表面(如在未图案化的底板)就越呈纵向。结果是并不将邻近于间隙的液晶与实现所希望的PTF所要求的图案一致而取向。实际上，在这些间隙中，阻滞往往与单元的未活化值相比并没有明显的变化。DOE的机能是光的相干叠加(即相长干涉和相消干涉)的结果。当光穿过这些间隙且向光提供不正确的相位增量时，结果可能会是性能的降低而与相对于整个DOE单元区域的这些间隙的区域不成比例。因此，虽然可将这些间隙的区域降低到10-15％的等级，但结果可能会是所希望的衍射级的效率降低大大超过这个等级。例如，在具有电极间10微米的间隙的10mm DOE球面透镜中，进入第一级的衍射效率降低理想透镜预测的大约50％，这个结果与现象的建模一致。
对于直径大于10mm的DOE球面透镜来讲情况会更糟，因为在简单的阶梯相衍射透镜中，阶梯的径向位置(Rm)随着阶梯数量(m)的平方根而变化：
                 Rm＝[2fλm/q]1/2
式中：f是焦距，q是希望的相传输函数中每个菲涅耳带的阶梯数量，λ是波长，所以，第m个阶梯数电极的宽度(Wm)为：
                   Wm＝Rm-R(m-1)
                 ≈Rm/2m，在m＞4时对于设计用于555nm白昼视觉响应最大波长(λ＝0.555×10-6米)的1屈光度(f＝1米)4相阶梯(q＝4)的衍射透镜来讲，这种情况在下表中示出。
菲涅耳带中的阶梯数量  径向位置(mm)   相特征的宽度(um)
    11025100200     0.5271.6662.6345.2687.450     52785532619
10微米的间隙会在3mm直径的透镜的外围变得很大(占据局部表面区域的约10％)并且在15mm的透镜中变得很明显(占据局部表面区域的约50％)——银镜片用途所要求的尺寸范围。
本发明将相邻的电极设置在不同的表面上而不是在相同的表面上。以此方法可将电极制得更大(如完全占据所希望的PTF中分配给特定的相特征的区域)，或者甚至更大，如果并不是最上面的电极以及减少或完全消除单元/设备的光传输场中的间隙的话；所要求的电间隙由绝缘薄膜提供(或者利用基底中的台地阶梯，随后将填充这些台地阶梯以使表面平坦)，工作单元的总电场基本上呈纵向，且从液晶性能的观点来看，不正确的弥散场被局限在相阶梯处的绝缘体膜中和附近可能的范围。由于透镜中的每个电极具有高度的导电性，所以该电极建立(几乎是)等电位结构。即便是在将电极定位以使其覆盖在比所要求的更大的另一个电极上以填充其设计空间的情况下，该电极仍将建立所希望的电位(以受扰电荷分布为代价，以克服另一个较大的电极的影响)。在单元内部所看到的电位图案将会由“可观察到的”电极片上的电位所支配(如图1所示的图案)。加在这些电极上的电压仅几伏特。不同的介电膜(如SiO2或聚合体，如聚酰亚胺)足以将处于这些低电压电平的导体绝缘。这些绝缘膜是透明的是有必要的，而且可将这些电极在这些膜上淀积和图案化。
常规电极间隙设备
为了模拟图2D所示的四级近似，配备有四个带的设备，这些带在电极之间具有间隙。图3示出了具有四个带的设备中电极的布置图，每个带有四个电极。图中的线表示总线。通路用圆点表示。每条总线连接每个带的一个电极。通路层掩膜置于具有ITO图案化带的基底上。SiO2层淀积在ITO上，其后是光致抗蚀剂层。UV光激活该光致抗蚀剂。将没有被掩蔽的光致抗蚀剂除去，以形成通路。涂覆导电材料(在本示例中是Ag)以形成通路。利用类似的掩膜形成电极。
用于产生电极和电极边界的算法为：
              ri n＝[{4(n-1)+i}λofo/2]1/2
式中：n＝1，2，3，4...，而且是带的指数
i＝0，1，2，3，4而且是理想电极边界在给定带出现的点
i＝0对应于内带半径且i＝4对应于外带半径
λo是设计波长
fo是主焦距。
在此示例中，制成具有两个1屈光度透镜、一个2屈光度透镜和一个2屈光度混合透镜的设备，两个1屈光度透镜分别具有5μm和10μm的电极间隔，一个2屈光度透镜具有5mm的电极间隔，一个2屈光度混合透镜具有10μm的电极间隔。通路尺寸和总线宽度为10μm。石英用作基底。所测得的透镜具有70％的衍射效率。
无间隙设备
为了消除或减少电极间隙的影响，本发明提供包括一个或多个电极组的设备，电极组没有水平间隙。
图4示出了怎样将图案化电极接合到液晶单元中的示意图。确定透明基底10和100的位置且向内朝向的表面环绕液晶层20。图案化电极组30在第一透明基底10的向内朝向的表面上形成。导电层40在第二透明基底100的向内朝向的表面上形成。对准层50环绕液晶层20形成。可利用现有技术中所已知的不同方法将这些透明基底隔离，包括玻璃隔片60。
本发明中电活性透镜的结构的一个非限制性示例在图5中示出。透明导体层淀积在两个透明基底的内表面上。透明导体可以是任何适当的材料，如氧化铟、氧化锡或氧化铟锡(ITO)。玻璃、石英或塑料可用于该基底，如现有技术中已知的那样。导电层(在此示例中是Cr)向透明导体上淀积(在步骤1中示出)。导电层的厚度典型地在30nm与200nm之间。这个层必须足够地厚以提供足够的传导，但并不太厚以至于提供给整个透镜结构太多的厚度。对于将在上面涂覆图案化电极的基底来讲，将对准掩膜在导电层上图案化。将对准掩膜图案化在步骤2中示出。任何适当的材料可用于对准掩膜，如Cr。对准掩膜允许不同的光刻掩膜与基底适当地对准，并因此而与处理步骤中所产生的图案对准，这些处理步骤与来自“掩膜组”的每个掩膜的使用有关，该掩膜组的制成是为了在将电极图案化时具有电极的所希望的总光刻清晰度。利用现有技术中已知的和本说明书中所描述的(在步骤3中示出)方法在导电层中形成一组图案化电极。绝缘体层(如SiO2)向图案化导电层上淀积(在步骤4中示出)。导体的第二层向SiO2上淀积(在步骤5中示出)，且第二组图案化电极在第二导体层中形成(在步骤6中示出)。第一和第二组图案化电极形成图案化电极组。对准层置于第二导体层上并位于第二基底导体的上方。利用现有技术中已知的方式(如单向滑擦)来准备对准层。目前所使用的对准层是旋涂聚乙烯醇或尼龙6，6。优选地，将基底上的对准层与另一个基底上的对准层反平行滑擦。这就允许液晶的正确对准，如在现有技术中已知的那样。液晶层置于这些基底之间，且将这些基底保持与玻璃隔片(在图6中示出)或现有技术中已知的其他装置所希望的距离。为了实现有效的衍射，液晶层必须足够地厚以提供活化阻滞的一个波(d＞λ/δn～2.5μm，其中δn是液晶介质的双折射率)，但较厚的液晶层有助于避免饱和现象。较厚单元的缺点包括转换时间长(随d2变化)和电活性特征清晰度的损失。这些透明基底可以以允许所希望数量的图案化电极组和所希望的液晶层厚度的任何距离隔开。优选地，将这些透明基底隔开3至20微米，且所有的值和范围均在这个范围内。目前所优选的一个间距是5微米。
在操作时，将折射率改变到所希望的水平所要求的电压由控制器加在这些电极上。“控制器”可包括处理器、微处理器、集成电路、IC、计算机芯片和/或芯片，或者可包括在处理器、微处理器、集成电路、IC、计算机芯片和/或芯片中。典型地将可达约2Vrms的电压加在这些电极上。相位同步波形控制驱动器连接到共地构造中的每个电极组。驱动器振幅同时优化以用于最大聚焦衍射效率。将折射率改变到所希望的水平所要求的电压函数由所使用的液晶或液晶混合物所确定，如现有技术中所熟知的那样。
图6描述了单元的一个示例的组装，这种单元利用本发明中的说明。单元在组装时是空的，5微米直径的纤维隔片设置在紫外光固化胶粘剂中并松散地分散在整个单元80中，以保持隔离，紫外光固化胶粘剂位于单元70的四个角。用高于澄清温度的液晶通过毛细管作用填充单元。将单元保温一段时间(约1/2小时)，然后缓慢地降到室温。
图7示出了4阶梯衍射透镜的相位灵敏显微图像。左边的图像示出了具有淀积在单基底上的电极的透镜，在这些电极之间有间隙。这种透镜具有40％的聚焦效率。右边的图像示出了本发明中的透镜，这种透镜具有本发明中的图案化电极组，而并没有水平间隙，该图像显示出71％的聚焦效率。
图8示出了利用本发明中的2屈光度4阶梯衍射透镜的30cm时人类的远视眼中读数的模拟。左边的图像示出了衍射透镜关闭。右边的图像示出了衍射透镜打开。
图9示出了来自本发明中2屈光度4阶梯衍射透镜的电光致聚焦波的干涉确定的相图。总RMS值为无水平间隙电极透镜中的0.89波，但大于有间隙透镜中的3倍以上。
如在下面进一步描述的那样，优选地形成图案化电极组的电极形成圆形图案，不过，提供所希望的相传输函数的任何图案均包括在本发明之中。例如，圆形图案产生球面透镜。椭圆形图案可为散光提供柱面矫正。更为复杂的图案可提供与总体目镜衍射误差有关或产生“超视力”(即优于20/20)的更加复杂的波阵面矫正，这些更为复杂的图案如栅极，在这种栅极中，在象素基础上对个体特定相位矫正图案进行限定并激活。其他的图案有利于视野的定制，如拼合(半圆)图案允许空间上隔开的工作(如文件与电脑屏幕之间的快速转移)的近、中视力的同时矫正(增加光焦度)。具有更复杂的感测和驱动能力的更复杂的图案更有用，例如，(蜂巢形)六边形象素阵列在视力矫正中提供移动(如眼球跟踪)透镜以及更大的灵活度和精确度。在要求更复杂的图案时，由于有独特的电极在任何边界顶点相交，所以会需要许多图案化电极层，因此，例如，六边形阵列或其拓扑当量，交错砌砖状阵列所要求的会是3层。
在本发明中所使用的液晶包括形成向列型、近晶型或胆甾醇型相位的液晶，这种相位具有远程取向级，该远程取向级可用电场进行控制。优选地，液晶具有大向列温度范围、容易的可对准性、低阈值电压、大电活性响应和快的转换速度，以及经过证明的稳定性和可靠的商业效用。在一个优选实施例中使用E7(Merck出售的氰基联苯与氰基三联苯向列型液晶混合物)。可用在本发明中的其他向列型液晶的示例包括：戊基-氰基-联苯(pentyl-cyano-biphenyl)(5CB)和(n-辛氧基)-4-氰基联苯((n-octyloxy)-4-cyanobiphenyl)(80CB)。可用在本发明中的液晶的其他示例是4-氰基-4-n-烷基联二苯、4-n-戊氧基-联二苯和4-氰基-4″-n-烷基-p-三联苯化合物的n＝3，4，5，6，7，8，9，以及商业用混合物，如E36、E4 6和BDH(英国制药公司(British Drug House))-Merck制造的ZLI系列。
电活性聚合体也可用在本发明中。电活性聚合体包括任何透明光学聚合体材料，如J.E.Mark在《聚合体物理特性手册》(美国物理学会，纽约Woodburry，1996年)一文中所公开的材料，这些材料含有分子，这些分子具有在施主与受体组(称为发色团)之间的非对称极化共轭p电子，如由Ch.Bosshard等人在《有机非线性光学材料》(Gordon and Breach出版社，阿姆斯特丹，1995年)一文中所公开的。聚合体的示例有：聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯咔唑、聚酰亚胺和聚硅烷。发色团的示例有：对硝基苯胺(PNA)、分散红(DR 1)、3-甲基-4-甲氧基-4″-六硝基芪、二乙胺基六硝基芪(DANS)和二乙基硫代巴比妥酸。电活性聚合体可通过以下方式产生：a)根据客/主方式，b)将发色团共价结合到聚合体中(吊链和主链)，和/或c)通过点阵硬化方法，如交联，如现有技术中已知的那样。
聚合体液晶(PLC)也可用在本发明中。聚合体液晶有时也称为液晶聚合体、低分子质量液晶、自增强聚合体、原位复合材料和/或分子复合材料。PLC是含有同时相对较有刚性又有柔性序列的共聚物，如W.Brostow在《液晶聚合体：从结构到应用》(由A.A.Collyer编辑，Elsevier出版公司，New-York-London，1992年，第一章)一文中所公开的共聚物。PLC的示例包括：包括4-苯腈苯甲酸酯侧基(4-cyanophenyl benzoateside group)的聚甲基丙烯酸酯和其他类似的化合物。
聚合体分散液晶(PDLC)也可用在本发明中。PDLC由分散在聚合体矩阵中的液晶滴组成。这些材料可以用几种方法制成：(i)向列曲线对准相位(NCAP)，热致相位分离(TIPS)，溶剂引致相位分离(SIPS)和聚合引致相位分离(PIPS)，如现有技术中已知的那样。PDLC的示例有：液晶E7(BDH-Merck)和NOA65(新泽西州Norland products有限公司)的混合物；E44(BDH-Merck)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的混合物；E49(BDH-Merck)和PMMA的混合物；单体二聚季戊四醇羟基季戊四醇丙烯酸脂(monomer dipentaerythrol hydroxy penta acrylate)、液晶E7、N-乙烯吡咯烷酮、N-苯基甘氨酸和玫瑰红染料的混合物。
聚合体稳定液晶(PSLC)也可用在本发明中。PSLC是由聚合体网络中的液晶组成的材料，在这种聚合体网络中，聚合体重量占液晶重量的10％以下。光聚合单体与液晶和UV聚合引发剂混合在一起。液晶对准之后，单体的聚合典型地通过UV暴光而开始，所产生的聚合体产生稳定液晶的网络。C.M.Hudson等人在《聚合体稳定液晶中的各向异性网络光研究》(信息显示学会刊物，第5/3卷，1-5，1997年)一文和G.P.Wiederrecht等人在《聚合体稳定向列液晶中的光折变率》(美国化学学会刊物，120，3231-3236，1998年)一文对PSLC的示例进行了描述。
自组装非线性超分子结构也可用在本发明中。自组装非线性超分子结构包括电活性非对称有机膜，这些膜可用以下方法制造：Langmuir-Blodgett膜、从水溶液中交替聚合电解质淀积(聚阴离子/聚阳离子)、分子束外延方法、通过共价耦合反应的顺序合成(例如，基于有机三氯硅烷的自组装多层淀积)。这些技术通常产生具有厚度小于约1μm的薄膜。
本发明可用于配制具有透镜的眼镜，这些透镜按照与所看的物体的距离为基础调节聚焦强度。在一个实施例中，测距机构、电池和控制电路容纳在眼镜中或者是单独的控制系统的一部分。现有技术中已知这些元器件及其用途。作为一个示例，测距机构用于确定眼镜与希望看到的物体的距离。将这种信息提供给微处理器，微处理器调节加在图案化电极组上的电压。电极组向透镜提供所希望的相位传输函数以看到物体。
本发明并不仅限于用于眼镜中。如本领域中熟练的技术人员所熟知的那样，本发明也适用于其他领域，如电信、光学开关和医疗设备。提供希望波长的所希望的相位传输函数的任何液晶或液晶混合物可用于本发明中，如本领域中熟练的技术人员所熟知的那样。确定适当的电压并将这种适当的电压加在液晶材料上以产生所希望的相位传输函数在现有技术中是已知的。
本领域中熟练的技术人员会理解，明确说明的示例之外的方法、设备元件、原料和制造方法可用于本发明的实践，而无需进行试验。任何这样的方法、设备元件、原料和制造方法的现有技术中已知的功能性同等物均预计包括在本发明中。在本说明书中，无论何时给出范围，这些范围均预计包括在本公开中，这些范围如温度范围、时间范围或厚度范围、所有的中间范围和子范围以及包括在所给出的范围之内的所有个体值。
本说明书中所使用的“包括”与“含有”或“具有特征”同义，包括界限或并无限制，且并不排除另外的、未引用的元件或方法步骤。本说明书中所使用的“由...组成”不包括没有明确主张的任何元件、步骤或成分。本说明书中所使用的“实质上由...组成”并不排除在本质上影响本发明的主张的基本特征和新颖性特征的材料或步骤。在本说明书中对词语“包括”的任何引用，特别是在对成分的组分描述或对设备的元件的描述中的引用，应理解成包括实质上由所引用的组分或元件和由所引用的组分或元件组成的成分和方法。在本说明书中示意性地适当描述的发明可在没有任何元件或多个元件、限制或多种限制的情况下实施，这些元件或多个元件、限制或多种限制并没有在本说明书中明确揭示。
已经采用的词语和表达方式用作描述词语且并非限定，在这些词语和表达方式的使用中并不企图排除所示出的和描述的特点及其组成部分的任何等同词语和表达方式，但应认识到在权利要求所主张的本发明的范围之内可进行各种各样的修改。所以应理解，虽然通过优选实施例和选择特征对本发明进行了明确的公开，但本领域中熟练的技术人员可对本说明书中所公开的概念做出修改和变化，且认为这些修改和变化在由所附的权利要求书所限定的本发明的范围之内。
一般来讲，本说明书中所使用的词语和短语具有现有技术中所认知的意义，这些意义可通过参考从现有技术中熟练的技术人员所熟知的标准文本、期刊参考书目和背景文件中找到。所规定的定义意在澄清它们在本发明的上下文中的具体用途。说明书中所提及的所有专利和公开出版物表明本发明所属的领域中熟练的技术人员的水平。
现有技术邻域中熟练的技术人员会容易地理解本发明非常适于实现目的并获得所提及的目标和优点以及固有的目标和优点。本说明书中所描述的表明目前所优选的实施例的设备、方法以及辅助方法是示范性的，并不意在对本发明的范围进行限制。本领域中熟练的技术人员可对这些设备、方法以及辅助方法进行改变并可以以其他方式使用，这些改变和使用在权利要求书的范围所限定的本发明的精神的范围之内。
虽然本说明书中的描述包括许多具体说明，但不应将这些具体说明解释为对本发明的范围进行限制，仅应理解为对本发明的一些实施例提供说明。因此，另外的实施例在本发明的范围之内并且在下面的权利要求书的范围之内。本说明书中所引用的参考文件在与本发明的公开不一致的范围内通过参考结合在本发明中。本说明书中所提供的一些参考文件通过参考结合在本发明中，以提供涉及另外的原料、另外的合成方法、另外的分析方法和本发明的另外的使用的细节。

Claims (25)

1.一种电活性设备，包括：
封闭在一对透明基底之间的液晶层；
位于所述液晶层与所述第一透明基底的向内朝向的表面之间的一个或多个图案化电极组，所述图案化电极组各包括形成相对的图案的两个或多个电极，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成所述图案化电极组的电极之间没有水平间隙；以及
在所述液晶层与所述第二透明基底的向内朝向的表面之间的导电层。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：图案化电极组形成圆形图案。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：图案化电极组形成椭圆形图案。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：包括两个非重叠图案化电极组。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述液晶是E7。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述透明基底是玻璃。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述透明基底是塑料。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括电连接到所述图案化电极组和所述导电层的电控制器。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：还包括电连接到所述电控制器的测距设备。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电极和导电层是氧化铟锡。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括环绕所述液晶层的对准层。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述对准层是聚乙烯醇。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述对准层是尼龙6，6。
14.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述透明基底以大约3和大约20微米隔开。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于：所述透明基底以大约3大约8微米隔开。
16.一种衍射光的方法，包括：
将电压加在如权利要求1所述的设备上，这样就改变穿过所述透明基底传输的光的相位。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：所加的电压小于或等于2Vrms。
18.一种调节设备中的衍射的方法，所述设备包括封闭在一对透明基底之间的液晶层；位于所述液晶层与所述第一透明基底的向内朝向的表面之间的一个或多个图案化电极组，所述图案化电极组各包括形成相对的图案的两个或多个电极，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成所述图案化电极组的电极之间没有水平间隙；在所述液晶层与所述第二透明基底的向内朝向的表面之间的导电层；以及电连接到所述图案化电极组和所述导电层的电控制器；所述方法包括：
确定所希望的衍射量；
将电压加在所述图案化电极组和导电层上，以使所述设备具有所希望的衍射量。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：所希望的衍射量通过利用测距设备以确定所述设备与所希望看到的物体之间的距离以及使所述距离与所加的电压相互关联来确定。
20.一种图案化电极，包括：
基底；
布置在所述基底上的图案中的一个或多个导电材料区域；
与所述基底上的导电材料区域成互补图案布置的一个或多个绝缘材料区域。
21.如权利要求20所述的图案化电极，其特征在于：所述图案呈圆形。
22.如权利要求20所述的图案化电极，其特征在于：所述图案呈角形。
23.如权利要求20所述的图案化电极，其特征在于：所述图案呈半圆形。
24.一种图案化电极组，包括形成相对的图案的两个或多个电极，所述电极由绝缘层隔离，其中在形成所述图案化电极组的电极之间没有水平间隙
25.如权利要求24所述的图案化电极组，其特征在于：所述两个或多个电极是权利要求20所述的电极。
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