CN104570393A - 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 - Google Patents

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F.A.弗里特施
J.D.里亚尔
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N.V.塔比里安
S.塞拉克
O.尤斯科瓦
L.德斯奧
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Abstract

本发明公开了用于将可变光学插入物提供在眼科镜片中的方法和设备。该可变光学插入物可具有表面，在该表面内具有不同的曲率半径。可使用液晶层来提供可变光学功能，并且在某些实施例中，可以径向依赖性的方式图案化液晶层的对齐层。该图案化可以允许光学装置的折射率以梯度指数化方式或GRIN方式变化。能量源能够给眼科镜片内包含的可变光学插入物提供动力。在某些实施例中，眼科镜片从有机硅水凝胶浇铸模塑。各种眼科镜片实体可以包括电活性的液晶层以在电学上控制光学特性。

Description

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
相关申请的交叉引用
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
1.技术领域
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。
2.相关领域的讨论
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。
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
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。
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，Narafilcon家族(包括Narafilcon A和Narafilcon B)、Etafilcon家族(包括Etafilcon A)、Galyfilcon A和Senofilcon A。
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。
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。
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。
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。
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。
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，在某些示例性实施例中，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。
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。
在某些示例性实施例中，所述眼用装置可以是接触镜片。
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(ITO)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。
在某些示例性实施例中，所述的眼用装置可以包括处理器。
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。
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。
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。
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片。
在某些示例性实施例中，所述具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的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ITO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(其也可以被称作插入物前弯曲件)，且第二电极可以位于邻近中间部件的前表面。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，所述液晶分子可以在位于间隙中的液晶材料的聚合物网络化区域中。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改变。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。
在某些示例性实施例中，所述中间部件可以包含多个连接在一起的部件。
在某些其中插入物装置可以包含前插入件、后插入件和一个或多个中间部件的示例性实施例中，含液晶层可以位于前插入件和中间部件之间或中间部件和后插入件之间。另外，偏振元件同样可以位于可变插入物装置内。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。
在某些示例性实施例中，可能参考在可变光学插入物(而不是部件)内的表面。在某些示例性实施例中，可以形成眼科镜片装置，其中可以将可变光学插入物定位在所述眼科镜片装置内，其中可以将可变光学插入物的至少一部分定位在镜片装置的光学区中。这些示例性实施例可以包括弯曲的前表面和弯曲的后表面。在某些示例性实施例中，所述前表面和所述后表面可以被配置成至少形成第一腔室。所述眼科镜片装置还可以包括能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中。所述眼科镜片装置还可以包括定位在所述腔室内的含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变。
在某些示例性实施例中，可以形成接触镜片装置，其中可变光学插入物可以定位在眼科镜片装置内，其中可变光学插入物的至少一部分可以定位在镜片装置的光学区中。这些示例性实施例可以包括弯曲的前表面和弯曲的后表面。在某些示例性实施例中，所述前表面和所述后表面可以被配置成至少形成第一腔室或至少一个腔室。所述接触镜片装置还可以包括定位在所述腔室内的含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分或跨一个腔室的至少一部分的折射率关于半径依赖性而改变。
在某些示例性实施例中，可以形成接触镜片装置，其中可变光学插入物可以定位在眼科镜片装置内，其中可变光学插入物的至少一部分可以定位在镜片装置的光学区中。所述接触镜片装置还可以包括定位在所述腔室内的含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变，且其中所述层的至少第一表面可以是弯曲的。
在某些示例性实施例中，可以形成眼科镜片装置，其中可以将可变光学插入物定位在所述眼科镜片装置内，其中可以将可变光学插入物的至少一部分定位在所述镜片装置的光学区中。这些实施例可以包括弯曲的前表面和弯曲的后表面。在某些示例性实施例中，第一弯曲的前表面和第一弯曲的后表面可以被配置成至少形成第一腔室。第二弯曲的前表面和第二弯曲的后表面可以被配置成至少形成第二腔室。所述眼科镜片装置还可以包括定位在所述第一腔室内的含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变。所述眼科镜片装置还可以包括能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中。在某些示例性实施例中，所述眼科镜片可以是接触镜片。
在某些示例性实施例中，可以形成接触镜片装置，其中可以将可变光学插入物定位在所述眼科镜片装置内，其中可以将可变光学插入物的至少一部分定位在所述镜片装置的光学区中。所述接触镜片可以包括弯曲的第一前表面和弯曲的第一后表面，其中所述第一前表面和所述第一后表面被配置成至少形成第一腔室。所述接触镜片还可以包括第一电极材料层，其邻近所述弯曲的第一前表面的后表面。所述接触镜片还可以包含第二电极材料层，其邻近所述第一后弯曲件的前表面，所述第一后弯曲件也可以被视作插入物后弯曲件。所述接触镜片还可以包括定位在第一腔室中的含有液晶材料的第一层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变，其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层施加电势时，所述含有液晶材料的第一层改变其折射率，从而影响穿过所述第一液晶材料层的光线。所述接触镜片装置可以另外包括弯曲的第二前表面和弯曲的第二后表面，其中所述第二前表面和所述第二后表面被配置成至少形成第二腔室。所述接触镜片装置还可以包含第三电极材料层和第四电极材料层，所述第三电极材料层邻近所述弯曲的第二前表面的后表面，所述第四电极材料层邻近所述第二后弯曲件的前表面。还可以包括定位在第二腔室中的含有液晶材料的第二层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变，且其中当跨所述第三电极材料层和所述第四电极材料层施加电势时，所述含有液晶材料的第二层改变其折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的第一层的光线。所述接触镜片还可以包括能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中。所述接触镜片还可以包括包括处理器的电路，其中所述电路控制电能从能量源向第一电极层、第二电极层、第三电极层或第四电极层中的一个或多个的流动。并且，接触镜片的可变光学插入物也可以改变眼科镜片的聚焦特性。
附图说明
从本发明的优选实施例(如在附图中解释的)的下述更具体描述中会明白本发明的前述和其它特征和优点。
图1解释了可以用于实现本发明的一些实施例的示例性的模具组装设备部件。
图2A和2B用可变光学插入物实施例解释了一个示例性的供能眼科镜片。
图3A解释了可变光学插入物的横断面视图，其中所述可变光学插入物的前弯曲件和后弯曲件可以具有不同曲率，且其中所述可变光学部分可以包含液晶。
图3B解释了具有可变光学插入物的眼科镜片装置实施例的横断面视图，其中所述可变光学部分可以包含位于间隙中的液晶的聚合物网络化区域。
图4A和4B解释了扁平化实施例中的一个示例性梯度指数化的图案，所述梯度指数化的图案可能涉及并解释与具有三维形状的不同实施例的关联性。
图4C、4D和4E以示例性方式解释了对齐层对液晶分子的影响和图案形成的示例性描绘。
图4F解释了液晶层的梯度指数图案化的效应的示例性模型，并且可以将得到的聚焦特征模型化。
图5A解释了可变光学插入物的一个示例性实施例，其中所述可变光学部分可以包含在成形的插入件之间的梯度指数化的液晶分子区域。
图5B解释了可变光学插入物的一个示例性实施例，其中所述可变光学部分可以包含具有间隙液晶分子的网络化聚合物液晶分子的梯度指数化区域。解释了在成形的插入件之间的含有液晶的层。
图5C解释了可变光学插入物的一个示例性实施例的特写，其中所述可变光学部分可以包含在成形的插入件之间的液晶分子的梯度指数化区域，且其中不存在所述层上施加的电场，且因而可以处于静止取向。
图5D解释了可变光学插入物的一个示例性实施例的特写，其中所述可变光学部分可以包含在成形的插入件之间的液晶分子的梯度指数化区域，且其中不存在所述层上施加的电场，且因而可以处于供能取向。
图6解释了包含插入物的可变光学镜片的一个替代实施例，其中所述可变光学部分可以包含在成形的插入件之间的液晶分子的梯度指数化区域。
图7解释了用于形成具有可变光学插入物的眼科镜片的方法步骤，所述可变光学插入物可以包含在成形的插入件之间的液晶分子的梯度指数化区域。
图8解释了用于将可变光学插入物放入眼科镜片模具部件中的设备部件的一个实例，所述可变光学插入物包括在成形的插入件之间的液晶分子的梯度指数化区域。
图9解释了可以用于实现本发明的一些实施例的处理器。
具体实施方式
本发明包括用于制造具有可变光学插入物的眼科镜片的方法和设备，其中所述可变光学部分包含液晶或复合材料，所述复合材料本身包括液晶组分。另外，本发明包括具有可变光学插入物的眼科镜片，所述可变光学插入物包括掺入眼科镜片中的液晶。
根据本发明，形成具有嵌入的插入物和能量源(诸如电化学电池或电池，作为能量贮存装置)的眼科镜片。在某些示例性实施例中，可以将包含能量源的材料包封并与眼科镜片所在的环境分离。在某些示例性实施例中，所述能量源可以包括可以以基本的或可再充电的构型使用的电化学电池化学。
佩带者控制的调节装置可以用于改变光学部分。所述调节装置可以包括，例如，用于增加或减少电压输出或连接和脱离能量源的电子器件或无源装置。一些示例性实施例还可以包括自动化调节装置，以根据测量的参数或佩带者输入经由自动化设备来改变可变光学部分。佩带者输入可以包括，例如，通过无线设备控制的转换。无线可以包括，例如，射频控制、磁开关、构成图案的光发射和电感转换。在其它示例性实施例中，活化可以响应于生物学功能或响应于眼科镜片内的感知元件的测量结果而发生。作为一个非限制性实例，其它示例性实施例可以源自由环境光照条件的变化触发的活化。
当通过电极供能而建立的电场造成在液晶层内重新对齐由此使分子从静止取向转换至供能取向时，可以发生光学能力的变化。在其它替代性的示例性实施例中，可以利用由电极供能对液晶层的改变造成的不同效应，例如，改变光偏振状态，具体地，偏振旋转。
在某些使用液晶层的示例性实施例中，在可以供能的眼科镜片的非光学区部分中可以存在元件，而其它的示例性实施例可能不需要供能。在没有供能的示例性实施例中，液晶可以基于一些外部因素(例如，环境温度或环境光)而被动变化。
液晶镜片可以给入射在它的主体上的偏振光提供电学上可变的折射率。两个镜片的组合(其中光轴取向在第二镜片中相对于第一镜片旋转)会实现这样的镜片元件：其可以能够将折射率变为环境非偏振光。
通过将电活性的液晶层与电极组合，可以衍生出这样的物理实体：其可以通过在电极上施加电场来控制。如果在液晶层的周围存在电介质层，那么在电介质层的场和在液晶层上的场可以组合成在电极上的场。在三维形状中，基于电动力学原理以及电介质层和液晶层的几何形状，可以估测在所述层上的场的组合的性质。如果以不均匀的方式制造电介质层的有效电厚度，那么在电极上的场的效应可以通过电介质的有效形状来“成形”，并建立液晶层的折射率在尺寸上成形的变化。在某些示例性实施例中，这样的成形可以产生具有呈现可变聚焦特征的能力的镜片。
当含有液晶层的物理镜片元件本身成形为具有不同的聚焦特征时，可以衍生出一个替代性的示例性实施例。然后可以基于使用电极在液晶层上施加电场，使用液晶层的电学上可变的折射率来引入镜片的聚焦特征的变化。液晶层的折射率可以被称作有效折射率，并且可能将与折射率有关的每次处理视作同样表示有效折射率。所述有效折射率可以得自例如具有不同折射率的多个区域的重叠。在某些示例性实施例中，有效方面可以是不同区域贡献的平均值，而在其它示例性实施例中，有效方面可以是在入射光后区域效应或分子效应的重叠。前包围表面与液晶层一起形成的形状以及后包围表面与液晶层一起形成的形状可以以第一次序决定系统的聚焦特征。
在以下部分中，将给出本发明的实施例的详细描述。优选的和替代性的实施例的描述仅仅是示例性实施例，并且本领域技术人员应当理解，变化、修改和改变可以是显而易见的。因此，应当理解，所述示例性实施例不限制基础发明的范围。
词汇表
在与本发明有关的本说明书和权利要求书中，可以使用以下定义所适用的各个术语：
对齐层：在本文中用于表示邻近液晶层的层，该层影响和对齐液晶层内的分子的取向。得到的分子的对齐和取向可以影响穿过液晶层的光。例如，所述对齐和取向可以在入射光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。
电连通：在本文中用于表示受电场影响。在传导性材料的情况下，所述影响可以源自或者导致电流的流动。在其它材料中，可以是电势场造成影响，诸如沿着场线对齐永久性的和感应的分子偶极子的趋势。
供能：在本文中用于表示能够供给电流或能够在其内部存有电能的状态。
供能取向：在本文中用于表示，当受由能量源激励的势场的效应影响时，液晶分子的取向。例如，如果能量源作为开或关运行，含液晶的装置可以具有一种供能取向。在其它示例性实施例中，供能取向可以沿着受施加的能量的量影响的标尺而变化。
能量：在本文中用于表示让物理系统做功的能力。在本发明内的许多用途可能涉及能够在做功中执行电动作的能力。
能量源：在本文中用于表示能够供给能量或使生物医疗装置处于供能状态的装置。
能量采集器：在本文中用于表示能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。
间隙和间隙的：在本文中用于表示在聚合物网络化层的边界内的区域，该区域未被聚合物的某些部分占据，且可以是其它原子或分子存在的位置。通常，在本文中，液晶分子本身可以共存在聚合物网络内的区域中，并且所述液晶因此占据的空间可以被归类为间隙。
人工晶状体：在本文中用于表示嵌入眼内的眼科镜片。
形成镜片的混合物或反应性混合物或反应性单体混合物(RMM)：在本文中用于表示可以固化并交联或交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种实施例可以包括含有一种或多种添加剂的形成镜片的混合物，所述添加剂是例如：紫外线隔离剂、着色剂、光敏引发剂或催化剂和在眼科镜片(例如，接触镜片或人工晶状体)中可能需要的其它添加剂。
形成镜片的表面：在本文中用于表示用于模制镜片的表面。在某些示例性实施例中，任何此类表面可以具有光学质量表面光洁度，这指示，它足够光滑，并且成型使得镜片表面在光学上是可接受的，所述镜片表面通过与模塑表面接触的形成镜片的混合物的聚合而成型。此外，在某些示例性实施例中，形成镜片的表面可以具有给镜片表面赋予期望的光学特性所必需的几何形状，包括例如球形、非球形和柱形度数、波前像差校正和角膜形貌校正。
液晶：在本文中用于表示具有在常规液体和固体晶体之间的性能的物质状态。液晶不可表征为固体，但是它的分子表现出某种对齐程度。本文中使用的液晶不限于特定相或结构，但是液晶可以具有特定静止取向。可以通过外力(例如，温度、磁性或电)来操纵液晶的取向和相，这取决于液晶的种类。
锂离子电池：在本文中用于表示这样的电化学电池：锂离子穿过所述电池移动以产生电能。这种通常被称为电池的电化学电池可以以其典型形式进行重供能或再充电。
介质插入物或插入物：在本文中用于表示能够支持在眼科镜片内的能量源的可变形的或刚性的基底。在某些示例性实施例中，所述介质插入物也包括一个或多个可变光学部分。
模具：在本文中用于表示可以用于从未固化的制剂形成镜片的刚性或半刚性物体。一些优选的模具包括构成前弯曲部模具部件和后弯曲部模具部件的两个模具部件。
眼科镜片或镜片：在本文中用于表示位于眼睛内或眼睛表面上的任何眼用装置。这些装置可提供光学矫正或改变，或可以是美容性的。例如，术语镜片可以表示接触镜片、人工晶状体、覆盖镜片、眼睛插入物、光学插入物或其它类似的装置，其用于矫正或改进视力，或用于在美容方面方面增强眼睛生理学(如虹膜颜色)而不会影响视力。在某些示例性实施例中，本发明的优选镜片是从有机硅弹性体或水凝胶(包括，例如，有机硅水凝胶和氟水凝胶)制成的软接触镜片。
光学区或光学区：在本文中用于表示这样的眼科镜片区域：眼科镜片的佩戴者透过该区域进行观看。
功率：在本文中用于表示每单位时间内所做的功或所传递的能量。
可再充电的或可重供能的：在本文中用于表示恢复到具有更大做功本领的状态的能力。在本发明内的许多用途可与能够在一定的恢复时间段内使电流以一定速率流动的恢复能力相关。
重供能或再充电：在本文中用于表示，将能量源恢复到具有更大的做功能力的状态。在本发明内的许多用途可与将装置恢复至在一定恢复时间段内使电流以一定速率流动的能力有关。
从模具释放：在本文中用于表示镜片与模具完全分离，或者只是松散地附着，使得它可通过轻轻晃动移除或用拭子推离。
静止取向：在本文中用于表示，处于它的静止非供能状态的液晶装置的分子的取向。
可变光学：在本文中用于表示改变光学质量(例如，镜片的光学功率或偏振角)的能力。
眼科镜片
参考图1，描绘了形成眼用装置的设备100，所述眼用装置含有密封的和包封的插入物。所述设备包括一个示例性的前弯曲部模具102和一个匹配的后弯曲部模具101。所述眼用装置的可变光学插入物104和主体103可以位于前弯曲部模具102和后弯曲部模具101的内部。在某些示例性实施例中，主体103的材料可以是水凝胶材料，且可变光学插入物104可以在所有表面上被该材料包围。
可变光学插入物104可以含有多个液晶层(也称为含有液晶的层)109和110。其它示例性实施例可以包括单个液晶层，其中的一些在以后的部分中讨论。设备100的应用可以建立一种新颖的眼用装置，其包含具有众多密封区域的部件的组合。
在某些示例性实施例中，具有可变光学插入物104的镜片可以包括刚性中央软套筒设计，其中包括液晶层109和110的中央刚性光学元件与大气以及在各个前表面和后表面上的角膜表面直接接触。将镜片材料(通常为水凝胶材料)的软套筒附接到刚性光学元件的周围，并且所述刚性光学元件也可以给得到的眼科镜片添加能量和功能性。
参考图2A(在200，俯视图)和图2B(在250，横截面视图)，显示了可变光学插入物的一个示例性实施例。在该视图中，显示了在可变光学插入物的周围部分211中的能量源210。能量源210可以包括，例如，薄膜式可再充电的锂离子电池或基于碱性电池的电池。能量源210可以连接至互连部件214以实现互连。在225和230处的其它互连例如可以将能量源210连接至电路诸如零件205。在其它示例性实施例中，插入物可以具有放置在其表面上的互连部件。
在某些示例性实施例中，可变光学插入物200可以包括柔性基底。该柔性基底可以形成这样的形状：其以前面讨论的类似方式或通过其它方式接近于典型镜片形式。但是，为了添加额外的柔性，可变光学插入物200可以包括额外的形状部件，诸如沿着它的长度的放射状切口。可以存在多个由205指示的电子元件，诸如集成电路、分立元件、无源元件和也可以包括的此类装置。
还解释了可变光学部分220。通过在可变光学插入物中施加电流，所述电流通常又可以改变在液晶层上建立的电场，可变光学部分220可以按指令变化。在某些示例性实施例中，可变光学部分220包含一个薄层，所述薄层包含在2个透明基底层之间的液晶。可以存在众多在电学上活化和控制可变光学部件的方式，通常通过电子电路205的作用。电子电路205可以以不同方式接收信号，并且还可以连接至感知元件，所述感知元件也可以是在插入物(诸如零件215)中。在某些示例性实施例中，可以将可变光学插入物包封在镜片套筒255中，所述镜片套筒255可以包含水凝胶材料或其它合适的材料以形成眼科镜片。在这些示例性实施例中，眼科镜片可以包含眼用套筒255和包封的眼科镜片插入物200，所述眼科镜片插入物200本身可以包含液晶材料的层或区域或包含液晶材料，且在某些示例性实施例中，所述层可以包含位于间隙中的液晶材料的聚合物网络化区域。
包括液晶元件的可变光学插入物
参考图3A，零件300，可以发现2个不同地成形的镜片部件的镜片效应的图解。如前所述，通过将电极和液晶层系统包封在2个不同地成形的镜片部件内，可以形成本文发明技术的可变光学插入物。所述电极和液晶层系统可以占据镜片部件之间的空间，如在350所解释的。在320处可以发现前弯曲件，在310处可以发现后弯曲件。
在一个非限制性实例中，前弯曲件320可以具有与空间350相互作用的凹陷形状表面。在某些示例性实施例中，可以将所述形状进一步表征为具有被描绘为330的曲率半径和焦点335。在本发明领域的范围内可以形成具有不同参数特征的其它更复杂的形状；但是，为了解释，可以描绘简单的球形形状。
以类似的且也非限制性的方式，后弯曲件310可以具有与空间350相互作用的凸出形状表面。在某些示例性实施例中，可以将所述形状进一步表征为具有被描绘为340的曲率半径和焦点345。所述弯曲的部件可以被称作，它们的表面或它们的插入物表面具有不同曲率。等效地，它们可以被称作，它们的插入物表面具有不同半径。在本发明领域的范围内可以形成具有不同参数特征的其它更复杂的形状；但是，为了解释，可以描绘简单的球形形状。
为了解释如300类型的镜片可以如何工作，包含零件310和320的材料可以具有天然折射率值。在空间350内，可以在非限制性实例中选择液晶层以匹配折射率的该值。因此，当光线穿过镜片部件310和320和空间350时，它们不会以调节聚焦特征的方式与各个界面起作用。在它的功能中，没有显示的镜片部分可以活化不同部件的供能，所述部件可以导致空间350中的液晶层对入射光线呈现不同折射率。在一个非限制性实例中，得到的折射率可以降低。现在，在每个材料界面处，基于表面的聚焦特征和折射率的变化，可以将光路径模型化以进行改变。
所述模型可以基于Snell氏定律：sin(θ1)/sin(θ2)＝n2/n1。例如，所述界面可以由部件320和空间350形成，其中θ1可以是入射线与在界面处的表面法线形成的角；θ2可以是所述光线在离开界面时与表面法线形成的模型化的角，n2可以代表空间350的折射率，且n1可以代表部件320的折射率。当n1不等于n2时，那么角θ1和θ2也将是不同的。因而，当空间350中的液晶层的电学上可变的折射率变化时，光线在界面处所经过的路径也将变化。
参考图3B，显示了具有嵌入的可变光学插入物371的眼科镜片360。眼科镜片360可以具有前弯曲部表面370和后弯曲部表面372。插入物371可以具有含有液晶层374的可变光学部分373。在某些示例性实施例中，插入物371可以具有多个液晶层374和375。插入物371的部分可以与眼科镜片360的光学区重叠。
参考图4A，描绘了梯度指数化效应的描绘。在具有梯度指数化的示例性实施例中，可以使用对齐层来控制液晶分子的取向。取向的控制本身可以控制区域有效折射率。因而，液晶分子的取向的控制可形成随区域变化的有效折射率，其可以被表征为梯度指数化的图案。在图4A中，可以显示所述效应的一个示例性描绘，其中将各个元件描绘为平坦元件。尽管有效光学装置可以从平坦元件形成，诸如可以用在人工晶状体装置或眼镜中，其可以形成本文发明领域的某些部分；也可以存在众多利用所述梯度指数化效应的实施例，但是同样形成三维形状。在410，可以发现前光学部件，其可以支持电极420和对齐层425。可以通过多种方式程序化对齐层425，一些实例可以在以后在本说明书中找到。所述对齐层可以具有程序化的对齐，其从在440处描绘的与前光学部件的表面平行的部件变至在430处描绘的垂直取向，变至在这些之间的取向。对齐层程序化的取向的效应可以是造成液晶层形成梯度指数化图案。液晶分子还可以对齐，其中一些分子的取向平行于前光学表面(诸如在445处所示)，且一些分子的取向垂直于前光学表面(诸如在435处所示)，以及在所述2种极端情况之间的取向或有效取向。对于液晶分子，该变化可以造成有效折射率在用这些层形成的光学装置的光学区中变化或渐变。在某些示例性实施例中，可以存在后光学部件，如在405处所示。所述后光学部件还可以具有电极层415和对齐层426。在某些示例性实施例中，这些对齐层可以程序化成呈现与前光学表面上限定的那些取向不同的取向。
参考图4B，证实了图4A的描绘，其中电场401的存在可以造成在475和485处的液晶分子与电场对齐。在没有电场存在下，由于在470和480处的对齐层的效应，可以以不同的方式造成这些区域475和485对齐。电场401的建立可以支配这些效应，所述电场401可以通过在电极460和465之间建立电势而造成。
参考图4C，可以发现与液晶分子441相互作用的取向层442中的对齐层分子的一个示例性实施例的特写描绘。在一个非限制性实例中，所述对齐层分子可以是偶氮苯部分。偶氮苯部分中苯基的取向可以以在442处描绘的相对线性方式发生。在某些示例性实施例中，偶氮苯部分的一个稳定构型可以将所述部分的芳族环部分置于反式构型，其中所述环位于插入的双键化学键的相对侧。这可以是在442处描绘的构型，且可以导致分子的长线性形状。如描绘的，示例性的偶氮苯部分与液晶分子的相互作用可以造成它们沿着偶氮苯部分的轴对齐。
参考图4D，在443处描绘了所述取向层中的分子的替代性取向的一个示例性实施例的特写描绘。对于示例性的偶氮苯部分，在443处的描绘可以代表偶氮苯部分主链的第二构型，其中所述环的芳族环部分以顺式-构型取向。如描绘的，这可以将分子的末端部分置于与光学部件表面更平行的构型。在440处的液晶分子现在可以以示例性方式与对齐分子的平行取向对齐。在某些示例性实施例中，在442处和在443处的取向可以给液晶层赋予有效折射率的最大值和最小值。
现在参考图4E，以示例性的方式描绘了不同对齐层构型的组合的特写描绘。在其中相对于插入件表面的平行构型支配取向的区域中，液晶分子可以主要取向为与所述表面平行。可替换地，在由垂直分子支配的区域中，液晶分子可以大约基本上以垂直于表面的取向对齐。在这些极端取向之间，可以基于对齐分子的平均构型来对齐分子。如在图中所示，这可以导致有效的中间取向。以此方式，可以以允许建立液晶分子的梯度指数化的图案的方式控制液晶分子的取向的分布，其中有效折射率在镜片元件的维度上从一个极端值流畅地变化为另一个极端值。
参考图4F，在490处可以发现根据本文原理的梯度指数化镜片或GRIN镜片的模型化的描绘。作为一个简单模型，以扁平形式描绘了镜片表面，但是对于一般化的弯曲表面，可以遵循与弯曲表面有关的原理。因此，针对如显示的梯度指数化的层为平坦的情况描绘了在490处的示例性实施例，且结果可应用于和类似于在三维成形下层的转化的那些(如在本文中已经讨论的)。梯度指数化的镜片490可以具有在图上模型化为“d”的厚度，且在半径维度，它可以具有可被描绘为黑色的不同阴影的折射率梯度。高折射率可以位于半径维度的中央491，且下降可以沿着半径方向发生，如在492处所示。梯度指数化效应可以能够聚焦光，如在493处所示。
可通过对齐层的图案化而赋予的梯度指数化的镜片的图案化可以具有依赖于半径位置的平滑变化。如果在极坐标中给镜片表面的中心分配(0,0°)的位置，那么折射率可以呈现示例性的函数关系式，如在496处所示。一个更一般化的方案(代表梯度指数化的镜片，其中所述指数以半径方式变化)可以是以下的表示：
Eq(1)    n(r)＝n0[a0+a1r2+a2r4+a3r6+…]。
如在496处所示，该一般化形式可以用下述关系式简化为抛物线关系式，其中折射率取决于半径：
Eq ( 2 ) - - - n ( r ) = n 0 [ 1 - A 2 r 2 ] ,
对于基于液晶的径向变化的抛物线梯度指数化的镜片，可以估测方程式2，其中可以如在Eq(3)处所示来表示参数A：
具有厚度d的GRIN镜片的抛物线半径变化的幂可以由下式表示：
这可以转化成代表焦距如：
对于其中镜片的厚度远远小于镜片的半径的情况，可以简化Eq(5)，因为小数值的正弦大约等于该小数值。这导致下式的GRIN型LC镜片的估测焦距495：
因而，在对齐层的程序化中，可以形成梯度指数化的镜片，其中控制液晶的取向，使得它遵循在Eq.2中描绘的关系式。然后可以控制液晶层的厚度，使得焦距符合Eq(6)。
参考图5A，用示例性的径向变化的折射率解释了可以插入在眼科镜片中的可变光学部分500，所述折射率通过液晶层530的取向的控制而程序化。可变光学部分500可以具有与已经在本说明书的其它部分中讨论的那些类似的材料多样性和结构关联性。在某些示例性实施例中，可以将在520和545处的透明电极分别放在第一透明基底510和第二透明基底550上。第一镜片表面525和第二镜片表面540可以包含电介质膜和图案化的对齐层，所述图案化的对齐层可以分别放在透明电极或电介质膜上。液晶层的梯度指数化取向可以引入在几何效应以上的镜片元件的额外聚焦能力。
转向图5B，可以描绘梯度指数化的液晶镜片560的示例性实施例，其中可以采用液晶聚合物液晶组合物。在第一个实例中，可以形成单体和液晶分子的混合物，其中将所述组合加热以形成同质混合物。接着，将所述混合物施加于前弯曲部插入件561，然后通过添加后弯曲部或中间插入件567而包封在镜片插入物中。然后可以在形成聚合材料的交联网络化区域以及液体在聚合物网络间隙中的插入区域的预定条件下，造成含有液晶混合物的插入物聚合。在某些实例中，可以证实在混合物上的光化辐射会引发聚合。在聚合过程之前和过程中，在563和565处的图案化的对齐层的存在可以使单体和液晶分子564取向，以形成描绘的径向变化的图案。在某些示例性实施例中，可以存在透明电极，如在562和566处所示。
可以存在众多将液晶分子掺入聚合或胶凝区域中的方式。因此，建立聚合物网络化液晶层的任意方法可以构成在本发明范围内的技术，且可以用于建立眼用装置，其中形成梯度指数化的半径特性。前面的实例提及具有附接液晶部分的单体用于建立网络化层的应用，所述网络化层建立未结合的液晶分子的间隙位置。聚合单体的状态可以是聚合的材料的晶型、半晶型或无定形形式，或在其它实施例中，也可以作为聚合单体的胶凝形式或半胶凝形式存在。
图5A和5B中的可变光学部分可以具有可通过在本说明书的其它部分中讨论的类似材料多样性和结构关联性限定的其它方面。在某些示例性实施例中，可以将第一透明电极520放在第一透明基底510上。第一镜片表面可以包含电介质膜，且在某些示例性实施例中，包含可放在第一透明电极上的对齐层。
参考图5C，零件570可以代表梯度指数化的镜片的一部分，该部分包含以与梯度指数化的镜片一致的方式对齐的液晶。对于具有半径距离的折射率的变化，以示例性方式描绘了液晶分子的取向的一些变化。可以存在第一插入件571和第二插入件576，在其上面为对齐层572和575。所述对齐层可以引导液晶层573内的液晶分子574的自由站立取向。
参考图5D，可以发现参考图5C显示的包含液晶的梯度指数镜片的相同部分。在图5D所示的情况下，可以在包含对齐的液晶分子的层上施加电场，且因而可以处于供能取向。在580处的场矢量描绘了电场，并且通过电极层的供能来建立。显示了液晶分子(例如在581)以与施加的电场对齐。在该供能构型中，随着层排队，梯度指数化基本上被除去，以呈现对入射辐射的相对均匀的折射率。可以存在镜片表面和形状的其它光学效应，但是通过排队液晶取向，将产生不同的聚焦特性。
参考图6，用2个液晶层620和640解释了可以插入眼科镜片中的可变光学插入物600的一个替代方案。在液晶区域周围的各个层的每个方面可以具有与关于图5A中的可变光学插入物500或图5B中的可变光学插入物560描述的类似的多样性。为了示例性目的，将在620和640处的2个层描绘成具有类似的梯度指数化的程序化；但是，在某些其它示例性实施例中，可能将梯度-指数型镜片与另一个液晶元件组合。在某些示例性实施例中，多个梯度指数化的层的组合可以允许以化合物方式限定多个聚焦特征。通过将第一基于液晶的元件与第二基于液晶的元件组合，可以形成可实现镜片的电学上可变的聚焦特性的组合作为一个实例，所述第一基于液晶的元件由第一基底610形成，所述第一基底610在620周围的空间中的插入层和第二基底630可以具有第一聚焦特性，所述第二基于液晶的元件由第二基底630上的第二表面形成，在640周围的空间中的插入层和第三基底650具有第二聚焦特性。
在示例性的元件600处，利用3个基底层可以形成与在500和560处的实例有关的不同类型和多样性的2个电活性的液晶层的组合。在其它实例中，可以通过4种不同基底的组合来形成装置。在这样的实例中，可以将中间基底630拆分成2个层。如果在以后的时间组合所述基底，可以产生与零件600类似地起作用的装置。4个层的组合可以代表元件制造的一个实例，其中可以在620和640液晶层周围构建类似装置，其中加工差异可能涉及限定液晶元件的对齐部件的步骤部分。
材料
显微注射模塑实施例可以包括，例如，聚(4-甲基戊-1-烯)共聚物树脂，其可以用于形成镜片，所述镜片具有在约6mm至10mm之间的直径、和在约6mm至10mm之间的前表面半径、和在约6mm至10mm之间的后表面半径、和在约0.050mm至1.0mm之间的中心厚度。一些示例性实施例包括这样的插入物，其具有约8.9mm的直径、和约7.9mm的前表面半径、和约7.8mm的后表面半径、和约0.200mm的中心厚度和约0.050mm的边缘厚度。
可以将如图1解释的可变光学插入物104放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材料可以包括，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的聚烯烃。其它模具可以包括陶瓷或金属材料。
一种优选的脂环族共聚物含有2种不同的脂环族聚合物。不同等级的脂环族共聚物可以具有在105℃至160℃范围内的玻璃化转变温度。
在某些示例性实施例中，本发明的模具可以包含聚合物诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、在主链中含有脂环族部分的改性聚烯烃和环状聚烯烃。该掺合物可以用在任一个或两个模具部件上，其中优选的是，将该掺合物用在由脂环族共聚物组成的后弯曲部和前弯曲部上。
在根据本发明制备模具的某些优选的方法中，根据已知技术使用注射模塑；但是，示例性实施例还可以包括通过其它技术成形的模具，所述其它技术包括、例如：板条覆盖、菱形旋转或激光切割。
通常，在模具部件101和102的至少一个表面上形成镜片。但是，在某些示例性实施例中，可以从模具部件101或102形成镜片的一个表面，且可以使用板条覆盖方法或其它方法形成镜片的另一个表面。
在某些示例性实施例中，一种优选的镜片材料包括含有有机硅的组分。“含有有机硅的组分”是在单体、大分子单体或预聚物中含有至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，总Si和附接的O以以下量存在于含有有机硅的组分中：含有有机硅的组分的总分子量的大于约20重量％和更优选地大于30重量％。有用的含有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。
在某些示例性实施例中，包围插入物的眼科镜片套筒(也称为插入物包封层)可以包含标准的水凝胶眼科镜片制剂。具有可以给众多插入物材料提供可接受匹配的特征的示例性材料可以包括Narafilcon家族(包括Narafilcon A和Narafilcon B)和Etafilcon家族(包括Etafilcon A)。更多在技术上包含性的讨论遵循与本文中的技术一致的材料的性质。本领域普通技术人员可以认识到，除了讨论的那些以外的其它材料也可以形成密封的和包封的插入物的可接受的外壳或部分外壳，且应当被视作一致的且被包含在权利要求的范围内。
合适的含有有机硅的组分包括式I的化合物
其中
R1独立地选自单价反应基团、单价烷基或单价芳基，前述任一个还可以包含选自以下的官能团：羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯、碳酸盐、卤素或它们的组合；和包含1-100个Si-O重复单元的单价硅氧烷链，其还可以包含选自以下的官能团：烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯、卤素或它们的组合；
在b＝0-500的情况下，其中应当理解，当b不是0时，b是具有等于所述值的模式的分布；
其中至少一个R1包含单价反应基团，且在某些实施例中，1-3个R1包含单价反应基团。
本文中使用的“单价反应基团”是可以发生自由基聚合和/或阳离子聚合的基团。自由基反应基团的非限制性实例包括：(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基C1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯和O-乙烯基碳酸酯。阳离子反应基团的非限制性实例包括乙烯基醚或环氧基团及其混合物。在一个示例性实施例中，自由基反应基团包含(甲基)丙烯酸酯、丙烯氧基、(甲基)丙烯酰胺、及其混合物。
合适的单价烷基和芳基包括未被取代的单价C1-C16烷基、C6-C14芳基，诸如被取代的和未被取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧基丙基、它们的组合等。
在一个示例性实施例中，b是0，1个R1是单价反应基团，且至少3个R1选自具有1-16个碳原子的单价烷基，且在另一个示例性实施例中，选自具有1-6个碳原子的单价烷基。该示例性实施例的有机硅组分的非限制性实例包括2-甲基-,2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯(“SiGMA”)，
2-羟基-3-甲基丙烯氧基丙氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷，
3-甲基丙烯氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(“TRIS”)，
3-甲基丙烯氧基丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷和
3-甲基丙烯氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一个示例性实施例中，b是2-20、3-15，或在某些示例性实施例中，3-10；至少一个末端R1包含单价反应基团，且剩余的R1选自具有1-16个碳原子的单价烷基，且在另一个示例性实施例中，选自具有1-6个碳原子的单价烷基。在另一个示例性实施例中，b是3-15，一个末端R1包含单价反应基团，其它末端R1包含具有1-6个碳原子的单价烷基，且剩余的R1包含具有1-3个碳原子的单价烷基。该实施例的有机硅组分的非限制性实例包括(单-(2-羟基-3-甲基丙烯氧基丙基)-丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷(400-1000MW))(“OH-mPDMS”)、单甲基丙烯氧基丙基封端的、单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(800-1000MW)(“mPDMS”)。
在另一个示例性实施例中，b是5-400或10-300，两个末端R1包含单价反应基团，且剩余的R1独立地选自具有1-18个碳原子的单价烷基，其可以具有在碳原子之间的醚键，且还可以包含卤素。
在一个示例性实施例中，在需要有机硅水凝胶镜片的情况下，本发明的镜片将从包含至少约20重量％且优选约20重量％至70重量％之间的含有有机硅的组分的反应性混合物制成，基于用于制备聚合物的反应性单体组分的总重量。
在另一个示例性实施例中，1-4个R1包含下式的碳酸乙烯酯或氨基甲酸酯：
式II
其中：Y表示O-、S-或NH-；
R表示氢或甲基；d是1、2、3或4；且q是0或1。
含有有机硅的碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体具体地包括：1,3-二[4-(乙烯基氧基碳酰氧基)丁-1-基]四甲基-二硅氧烷；3-(乙烯基氧基碳酰硫基)丙基-[三(三甲基硅氧基)硅烷]；氨基甲酸-3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基酯；氨基甲酸-3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基乙烯酯；碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯酯；碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯酯，和
在需要具有低于约200的模量的生物医疗装置的情况下，仅一个R1将包含单价反应基团，且剩余的R1基团中的不超过2个将包含单价硅氧烷基团。
另一类含有有机硅的组分包括下式的聚氨酯大分子单体：
式IV-VI
(*D*A*D*G)a*D*D*E1；
E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或；
E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
其中：
D表示具有6-30个碳原子的烷基双残基、烷基环烷基双残基、环烷基双残基、芳基双残基或烷基芳基双残基，
G表示具有1-40个碳原子的烷基双残基、环烷基双残基、烷基环烷基双残基、芳基双残基或烷基芳基双残基，且其可以在主链中含有醚、硫代或胺键；
*表示氨基甲酸酯或脲基键；
a是至少1；
A表示下式的二价聚合残基：
式VII
R11独立地表示具有1-10个碳原子的烷基或氟取代的烷基，其可以含有在碳原子之间的醚键；y是至少1；且p提供了400-10,000的部分重量；E和E1中的每一个独立地表示由下式代表的可聚合的不饱和的有机残基：
式VIII
其中：R12是氢或甲基；R13是氢、具有1-6个碳原子的烷基残基或—CO—Y—R15残基，其中Y是—O—、Y—S—或—NH—；R14是具有1-12个碳原子的二价残基；X表示—CO—或—OCO—；Z表示—O—或—NH—；Ar表示具有6-30个碳原子的芳族残基；w是0-6；x是0或1；y是0或1；且z是0或1。
一种优选的含有有机硅的组分是由下式代表的聚氨酯大分子单体：
式IX
其中R16是除去异氰酸酯基以后的二异氰酸酯的双残基，诸如异佛尔酮二异氰酸酯的双残基。另一种合适的含有有机硅的大分子单体是通过氟代醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰酰乙酯的反应形成的式X的化合物(其中x+y是在10-30范围内的数字)。
式X
适合用在本发明中的其它含有有机硅的组分包括：大分子单体，其含有聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟代烃、聚氟代醚和多糖基团；聚硅氧烷，其具有极性氟代的移植物或侧基，所述侧基具有与末端二氟取代的碳原子连接的氢原子；含有醚键和硅氧烷基键的亲水甲基丙烯酸硅氧烷基酯，和含有聚醚和聚硅氧烷基的可交联单体。前述聚硅氧烷中的任一种也可以用作本发明中的含有有机硅的组分。
液晶材料
可以存在众多可具有与本文中已经讨论的液晶层类型一致的特征的材料。可以预见到，具有有利毒性的液晶材料可以是优选的，且天然地衍生出的基于胆甾醇基的液晶材料可以是有用的。在其它实例中，眼用插入物的包封技术和材料可以实现材料的广泛选择，所述材料可以包括通常可以属于与向列型或胆固醇型N或层列型液晶或液晶混合物有关的广泛类型的LCD显示器相关材料。商购可得的混合物(诸如用于TN、VA、PSVA、IPS和FFS应用的Merck Specialty chemicals Licristal混合物和其它商购可得的混合物)可以形成用于形成液晶层的材料选择。
以非限制性的意义，混合物或制剂可以含有下述液晶材料：1-(反式-4-己基环己基)-4-异硫氰酰基苯液晶、苯甲酸化合物(包括4-辛基苯甲酸和4-己基苯甲酸)、甲腈化合物(包括4'-戊基-4-联苯基甲腈、4'-辛基-4-联苯基甲腈、4'-(辛氧基)-4-联苯基甲腈、4'-(己氧基)-4-联苯基甲腈、4-(反式-4-戊基环己基)苄腈、4'-(戊氧基)-4-联苯基甲腈、4'-己基-4-联苯基甲腈)和4,4'-氧化偶氮苯甲醚。
以非限制性的意义，在室温表现出npar-nperp>0.3的特别高双折射的制剂可以用作形成液晶层的材料。例如，这样的制剂(被称作W1825)可得自AWAT和BEAM Engineering for Advanced Measurements Co.(BEAMCO)。
可能存在对于这里的发明概念而言有用的其它种类的液晶材料。例如，铁电液晶可以为电场对齐的液晶实施例提供功能，但是也可以引入其它效应诸如磁场相互作用。电磁辐射与材料的相互作用也可以是不同的。
对齐层材料
在许多已经描述的示例性实施例中，可能需要在插入物边界处以不同方式对齐在眼科镜片内的液晶层。例如，所述对齐可以与插入物的边界平行或垂直，并且该对齐可以通过不同表面的适当加工而得到。所述加工可以包括：用对齐层涂布含有液晶(LC)的插入物的基底。本文描述了那些对齐层。
在不同类型的基于液晶的装置中通常实践的技术可以是摩擦技术。该技术可以能够处理弯曲表面，诸如用于包封液晶的插入件之一。在一个实例中，可以用聚乙烯醇(PVA)层涂布表面。例如，可以使用1重量％水溶液旋转涂布PVA层。可以用1000rpm的自旋涂布施加溶液诸如大约60s的时间，然后干燥。随后，然后可以用软布摩擦经干燥的层。在一个非限制性实例中，所述软布可以是鹿茸。
光对齐可以是在液晶外壳上产生对齐层的另一种技术。在某些示例性实施例中，由于它的非接触性质和大规模制造能力，光对齐可以是合乎需要的。在一个非限制性实例中，在液晶可变光学部分中使用的光对齐层可以包含二色的偶氮苯染料(偶氮染料)，其能够优先在与通常紫外波长的线性偏振光的偏振垂直的方向对齐。这样的对齐可以是重复的反式-顺式-反式光致异构化过程的结果。
作为一个实例，可以将PAAD系列偶氮苯染料在3000rpm从在DMF中的1重量％溶液旋转涂布30s。随后，可以将得到的层暴露于紫外波长(例如325nm、351nm、365nm)或甚至可见波长(400-500nm)的线性偏振光束。光源可以呈多种形式。在某些实施例中，光可以源自例如激光源。其它光源诸如LED、卤素和白炽源可以是其它非限制性实例。以适当的不同模式极化不同形式的光之前或之后，可以以不同方式准直光，诸如通过使用光学镜片装置。来自激光源的光可以固有地具有例如准直度。
目前已知多种光各向异性的材料，它们基于偶氮苯聚合物、聚酯(polyesther)、具有介晶的4-(4-甲氧基肉桂酰氧基)联苯基侧基的光可交联的聚合物液晶等。这样的材料的例子包括磺基双偶氮染料SD1和其它偶氮苯染料，具体地，可得自BEAM Engineering for Advanced Measurements Co.(BEAMCO)的PAAD系列材料、聚肉桂酸乙烯酯和其它。
在某些示例性实施例中，可能合乎需要的是，使用PAAD系列偶氮染料的水或醇溶液。有些偶氮苯染料(例如，甲基红)可以通过直接掺杂液晶层而用于光对齐。偶氮苯染料向偏振光的暴露可能造成偶氮染料向液晶层主体和在液晶层主体内向边界层的扩散和附着，从而建立期望的对齐条件。
偶氮苯染料(诸如甲基红)也可以与聚合物(例如，PVA)联合使用。目前已知能够实现可接受的邻近液晶层对齐的其它光各向异性的材料。这些例子可以包括基于以下物质的材料：香豆素、聚酯(polyesther)、具有介晶的4-(4-甲氧基肉桂酰氧基)-联苯基侧基的光可交联的聚合物液晶、聚肉桂酸乙烯酯和其它。就包含图案化的液晶取向的实施例而言，光对齐技术可以是有利的。
在生产对齐层的另一个示例性实施例中，所述对齐层可以通过在插入件基底上真空沉积氧化硅(SiOx，其中1<＝X<＝2)而得到。例如，可以在低压(诸如～10-6毫巴)沉积SiO2。可能在纳米级尺寸提供对齐部件，所述对齐部件与前插入件和后插入件的建立一起进行注射模塑。可以以不同方式用已经提及的材料或其它材料涂布这些模塑的部件，所述其它材料可以与物理对齐部件直接相互作用，并将对齐模式传递至液晶分子的对齐取向。
离子束对齐可以是用于在液晶外壳上生产对齐层的另一种技术。在某些示例性实施例中，可以以确定的角度/取向在对齐层上轰击准直的氩或聚焦的镓离子束。这类对齐也可以用于对齐氧化硅、金刚石样碳(DLC)、聚酰亚胺和其它对齐材料。
其它示例性实施例可能涉及在形成插入件以后向所述插入件建立物理对齐部件。可以在模塑表面上执行在其它基于液晶的技术中常见的摩擦技术，以建立物理槽。还可以对表面进行模塑后浮雕过程以在它们上面建立具有小槽的部件。其它示例性实施例可以源自蚀刻技术的应用，所述蚀刻技术可能涉及不同种类的光学图案化过程。
电介质材料
本文描述了电介质膜和电介质。作为非限制性实例，在液晶可变光学部分中使用的电介质膜或电介质具有适合于本文描述的发明的特征。电介质可以包含单独地或者一起作为电介质起作用的一个或多个材料层。可以使用多个层来实现优于单一电介质的电介质性能。
电介质可以在分离地可变的光学部分期望的厚度(例如，1-10μm)实现无缺陷绝缘层。缺陷可以被称作针孔，本领域技术人员已知所述针孔为电介质中允许在电介质中发生电和/或化学接触的孔。给定厚度的电介质可以满足击穿电压的要求，例如，电介质应答耐受100伏特或更高。
电介质可以允许制造在弯曲的、圆锥形的、球形的和复杂的三维表面(例如，弯曲表面或非平面表面)上。可以使用浸渍涂布和自旋涂布的典型方法，或可以采用其它方法。
电介质可以耐受来自可变光学部分中的化学物质的损伤，所述化学物质是例如液晶或液晶混合物、溶剂、酸和碱或在液晶区域的形成中可能存在的其它材料。电介质可以耐受来自红外线、紫外线和可见光的损伤。不希望的损伤可以包括降解为本文描述的参数，例如，击穿电压和光传输。电介质可以耐受离子渗透。电介质可以阻止电迁移、树枝状晶体生长和基础电极的其它降解。电介质可以附着于基础电极和/或基底，例如，使用附着促进层。使用实现低污染、低表面缺陷、共形涂布和低表面粗糙度的方法，可以制造电介质。
电介质可以具有与系统的电运行相容的相对电容率或介电常数，例如，低相对电容率，以降低给定电极区域的电容。电介质可以具有高电阻率，由此允许甚至在施加高电压时非常小的电流流动。电介质可以具有光学装置期望的特性，例如，在特定范围内的高传输、低分散和折射率。
示例性的、非限制性的电介质材料包括Parylene-C、Parylene-HT、二氧化硅、氮化硅和特氟隆AF中的一种或多种。
电极材料
本文描述了用于在液晶区域上施加电势用于实现电场的电极。电极通常包含单独地或一起作为电极起作用的一个或多个材料层。
电极可以附着于基础基底、电介质涂层或系统中的其它物体，可能使用粘附促进剂(例如，甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷)。电极可以形成有益的天然氧化物，或者可以经加工以产生有益的氧化物层。电极可以是透明的、基本上透明的或不透明的，具有高光传输和低反射。可以用已知的加工方法对电极印制图案或蚀刻。例如，使用光刻印图和/或腾空法，可以将电极蒸发、溅射或电镀。
可以将电极设计成具有用于本文描述的电系统中的合适电阻率，例如，满足给定几何构造中的电阻的要求。
可以从氧化铟锡(ITO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、金、不锈钢、铬、石墨烯、石墨烯掺杂的层和铝中的一种或多种制备电极。应当理解，这不是穷尽列表。
可以使用电极来在所述电极之间的区域中建立电场。在某些实施例中，可以存在众多可在其上面形成电极的表面。可能将电极放在限定的任意或所有表面上，并且可以在任意表面之间的区域中建立电场，在所述表面上已经通过向至少2个这样的表面施加电势而形成电极。
方法
提供下述方法步骤作为根据本发明的某些方面可以实现的过程的实例。应当理解，所述方法步骤出现的次序并不意味着限制性的，并且可以使用其它次序来实现本发明。另外，并非需要所有的步骤才能实现本发明，可以在本发明的不同示例性实施例中包括额外步骤。本领域技术人员可以显而易见，额外实施例可以是实用的，并且这样的方法完全属于权利要求的范围内。
参考图7，程序框图解释了可以用于实现本发明的示例性步骤。在701，执行形成第一基底层的步骤，所述第一基底层可以包含后弯曲部表面且具有顶表面，所述顶表面具有可不同于其它基底层的表面形状的第一种形状。在某些示例性实施例中，所述差异可以包括至少在可安设在光学区中的一部分中的表面的不同曲率半径。在702，执行形成第二基底层的步骤，所述第二基底层可以包含前弯曲部表面或中间表面或中间表面的部分(对于更复杂的装置)。在703，可以将电极层沉积在第一基底层上。所述沉积可以例如通过气相沉积或电镀而发生。在某些示例性实施例中，所述第一基底层可以是插入物的部分，该部分具有在光学区中的区域和在非光学区中的区域。在某些示例性实施例中，电极沉积过程可以同时限定互连部件。在某些示例性实施例中，电介质层可以形成在互连或电极上。电介质层可以包含众多绝缘层和电介质层，例如二氧化硅。
在704，可以进一步加工第一基底层，以在前面沉积的电介质或电极层上添加对齐层。可以将对齐层放置在基底上面的顶层上，然后以标准方法(例如，摩擦技术)加工，以建立标准对齐层特有的凹槽特征，或者通过暴露于高能粒子或光进行处理。可以用光暴露加工光各向异性材料的薄层，以形成具有不同特征的对齐层。如前所述，在形成液晶层(在其中形成位于间隙中的液晶的聚合物网络化区域)的方法中，所述方法可以不包括与对齐层的形成有关的步骤。
在705，可以进一步加工第二基底层。以与步骤703类似的方式，可以将电极层沉积在第二基底层上。然后，在某些示例性实施例中，在706，可以将电介质层施加于电极层上面的第二基底层上。可以形成在其表面上具有可变厚度的电介质层。作为一个实例，可以将电介质层模塑在第一基底层上。可替换地，可以将先前形成的电介质层附着在第二基底部件的电极表面上。
在707，可按照与在704处的加工步骤类似的方式在第二基底层上形成对齐层。在707以后，2个分开的基底层(其可以形成眼科镜片插入物的至少一部分)可以准备好连接。在某些示例性实施例中，在708，使所述两个部件彼此紧密邻近，然后可以将液晶材料填充在所述部件之间。存在众多将液晶填充在所述部件之间的方式，包括作为非限制性实例的基于真空的填充，其中可以将空腔体抽真空，随后允许液晶材料流入抽真空的空间中。另外，存在于镜片插入件之间的空间中的毛细管力可以辅助用液晶材料填充该空间。在709，可以使所述两个部件彼此邻近，然后密封以形成具有液晶的可变光学元件。可以存在众多将所述部件密封到一起的方式，包括使用粘着剂、密封剂和物理密封部件诸如o-环和搭扣锁部件，作为非限制性实例。
在某些示例性实施例中，通过重复方法步骤701-709，可以建立在709处形成的类型的2个部件，其中所述对齐层彼此偏移，以实现可以调节非偏振光的焦度的镜片。在这样的示例性实施例中，可以将2个可变光学层组合以形成单个可变光学插入物。在710，可以将可变光学部分连接至能量源，且可以将中间部件或附接部件放在其上面。
在711，可以将在步骤710处产生的可变光学插入物放在模具部件内。可变光学插入物还可以含有或不含有一个或多个部件。在某些优选的实施例中，经由机械放置，将可变光学插入物放在模具部件中。机械放置可以包括，例如，机器人或其它自动操作，诸如在工业中已知的放置表面安装部件的机械放置。可变光学插入物的人工放置也在本发明范围内。因此，可以利用任何机械放置或自动操作，其有效地将具有能量源的可变光学插入物放在浇铸模具部件内，使得被所述模具部件包含的反应性混合物的聚合将包括在得到的眼科镜片中的可变光学插入物。
在某些示例性实施例中，可以将可变光学插入物放在附接到基底的模具部件中。还可以将能量源和一个或多个部件附接到基底，且可以与可变光学插入物电连通。部件可以包括，例如，通向施加于可变光学插入物的控制电源的电路。因此，在某些示例性实施例中，部件包括控制机构，其用于致动可变光学插入物以改变一种或多种光学特性，例如，第一光功率和第二光功率之间的状态的变化。
在某些示例性实施例中，也可以将处理器装置、微机电系统(MEMS)、纳机电系统(NEMS)或其它部件放在可变光学插入物中和与能量源电接触。在712，可以将反应性单体混合物放置在模具部件中。在713，可以将可变光学插入物定位成与反应性混合物接触。在某些示例性实施例中，放置可变光学插入物和放置单体混合物的次序可以颠倒。在714，将第一模具部件邻近第二模具部件放置，以形成镜片形成腔体，在所述腔体中具有至少一些反应性单体混合物和可变光学插入物。如以上所讨论的，优选的实施例包括也在所述腔体内且与可变光学插入物电连通的能量源和一个或多个部件。
在715，将腔体内的反应性单体混合物聚合。聚合可以如下完成：例如，通过暴露于光化辐射和热之一或二者。在716，从模具部件取出眼科镜片，所述可变光学插入物附着于或包封在构成眼科镜片的包封插入物的聚合材料内。
尽管本文中的发明可以用于提供由任意已知镜片材料或适合于制造这样的镜片的材料制成的硬或软接触镜片，优选地，本发明的镜片是具有约0％至约90％的含水量的软接触镜片。更优选地，所述镜片由含有羟基、羧基或二者的单体制成，或者由含有有机硅的聚合物(诸如硅氧烷、水凝胶、有机硅水凝胶和它们的组合)制成。通过使大分子单体、单体和它们的组合的掺合物与添加剂(诸如聚合引发剂)一起反应，可以制备可用于形成本发明的镜片的材料。合适的材料包括从有机硅大分子单体和亲水单体制成的有机硅水凝胶。
设备
现在参考图8，解释了具有一个或多个转移接口811的自动化设备810。多个模具部件(每个具有有关的可变光学插入物814)被包含在托盘813上并呈递给转移接口811。示例性实施例可以包括，例如，个别地放置可变光学插入物814的单个接口，或同时将可变光学插入物814放进多个模具部件中的多个接口(未显示)，且在某些示例性实施例中，放在每个模具部件中。放置可以通过转移接口811的垂直运动815而发生。
本发明的一些示例性实施例的另一个方面包括这样的设备：当将眼科镜片的主体模铸在这些部件周围时，其支持可变光学插入物814。在某些示例性实施例中，可以将可变光学插入物814和能量源附连到镜片模具中的保持点(未解释)。所述保持点可以用将在镜片主体中形成的相同类型的聚合材料附连。其它示例性实施例包括在模具部件内的预聚物层，在该层上可以附连可变光学插入物814和能量源。
在插入物装置中包含的处理器
现在参考图9，解释了可以用在本发明的某些示例性实施例中的控制器900。控制器900包括处理器910，所述处理器910可以包括一个或多个联接到通信装置920的处理器部件。在某些示例性实施例中，可以使用控制器900将能量传递至置于眼科镜片中的能量源。
控制器可以包括一个或多个联接到通信装置的处理器，所述通信装置被配置成经由通信通道传递能量。可以使用通信装置电子地控制以下的一项或多项：将可变光学插入物放入眼科镜片中，或操作可变光学装置的命令的传递。
还可以使用通信装置920与例如一个或多个控制器设备或制造设备部件通信。
处理器910也与存储装置930通信。存储装置930可以包含任意适当的信息存储装置，包括磁性存储装置(例如，磁带和硬盘驱动器)、光学存储装置和/或半导体存储设备(诸如随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。
存储装置930可以存储用于控制处理器910的程序940。处理器910执行程序940的指令，并由此根据本发明运转。例如，处理器910可以接收可变光学插入物放置、处理装置放置等的描述性信息。存储装置930还可以在一个或多个数据库950、960中存储眼相关的数据。数据库950和960可以包括用于控制通向和来自可变光学镜片的能量的特定控制逻辑。
在本说明书中，已经参考在附图中解释的要素。为了参考描绘了许多要素，以描绘发明领域的实施例进行理解。实际部件的相对规模可以显著不同于所描绘的，并且偏离描绘的相对规模的变化应当视作在本文技术的精神内。例如，液晶分子可以具有达到不可能小的规模，以描绘插入件的规模。因此，以与插入件类似的规模代表液晶分子从而允许代表诸如分子对齐等因子的特征的描绘，是描绘的规模的一个实例，使得在实际的实施例中可以呈现远远不同的相对规模。
尽管以被认为是最实用和优选的实施例的方式进行了显示和描述，显然，本领域技术人员显而易见描述和显示的具体设计和方法的改变，且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下使用。本发明不限于描述和解释的具体构造，但是应当构造成符合可落入所附权利要求的范围内的所有改变。

Claims (40)

1.一种眼科镜片装置，所述眼科镜片装置具有定位在所述眼科镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包括：
弯曲的前表面和弯曲的后表面，其中所述前表面和所述后表面被配置成界定一个腔室的至少一部分；
能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述可变光学插入物中；和
含有液晶材料的层，所述含有液晶材料的层定位在所述至少一个腔室内，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变。
2.根据权利要求1所述的眼科镜片装置，其中至少跨所述光学插入物的第一部分的折射率对半径维度具有抛物线依赖性。
3.根据权利要求2所述的眼科镜片装置，其中通过插入物表面的不同半径的效应补充含有液晶材料的层的光学效应。
4.根据权利要求2所述的眼科镜片装置，其中所述镜片是接触镜片。
5.根据权利要求4所述的眼科镜片装置，还包含：
邻近所述弯曲的后表面的第一电极材料层；和
邻近所述弯曲的前表面的第二电极材料层。
6.根据权利要求5所述的眼科镜片装置，其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层施加电势时，所述含有液晶材料的层的至少一部分改变其折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的层的光线。
7.根据权利要求6所述的眼科镜片装置，其中所述可变光学插入物改变镜片的聚焦特性。
8.根据权利要求7所述的眼科镜片装置，还包括电路，其中所述电路控制电能从所述能量源向所述第一电极层和第二电极层的流动。
9.根据权利要求8所述的眼科镜片装置，其中所述电路包括处理器。
10.一种眼科镜片装置，所述眼科镜片装置具有定位在所述眼科镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包括：
弯曲的第一前表面和弯曲的第一后表面，其中所述第一前表面和所述第一后表面被配置成界定第一腔室的至少一部分；
弯曲的第二前表面和弯曲的第二后表面，其中所述第二前表面和所述第二后表面被配置成界定第二腔室的至少一部分；
含有液晶材料的至少一个层，所述含有液晶材料的至少一个层定位在所述至少一个腔室内，其中所述至少一个层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变；和
能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中。
11.根据权利要求10所述的眼科镜片装置，其中至少跨所述光学插入物的第一部分的折射率对半径维度具有抛物线依赖性。
12.根据权利要求11所述的眼科镜片装置，其中通过插入物表面的不同曲率的效应补充含有液晶材料的层的光学效应。
13.根据权利要求10所述的眼科镜片装置，其中所述镜片是接触镜片。
14.根据权利要求13所述的眼科镜片装置，还包含：
邻近所述第一弯曲的后表面的第一电极材料层；和
邻近所述弯曲的第一前表面的第二电极材料层。
15.根据权利要求14所述的眼科镜片装置，其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层施加电势时，所述含有液晶材料的层改变其折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的层的光线。
16.根据权利要求15所述的眼科镜片装置，其中所述可变光学插入物改变镜片的聚焦特性。
17.根据权利要求16所述的眼科镜片装置，还包括电路，其中所述电路控制电能从所述能量源向所述第一电极层和第二电极层的流动。
18.根据权利要求17所述的眼科镜片装置，其中所述电路包括处理器。
19.一种接触镜片装置，所述接触镜片装置具有定位在所述接触镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包括：
弯曲的第一前表面和弯曲的第一后表面，其中所述第一前表面和所述第一后表面被配置成至少形成第一腔室；
邻近所述弯曲的第一前表面的第一电极材料层；
邻近所述弯曲的第一后表面的第二电极材料层；
含有液晶材料的第一层，所述含有液晶材料的第一层定位在所述第一腔室内，其中所述第一层包括在第一图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的第一折射率关于第一半径依赖性而改变，并且其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层施加第一电势时，所述含有液晶材料的第一层改变其第一折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的第一层的第一光线；
弯曲的第二前表面和弯曲的第二后表面，其中所述第二前表面和所述第二后表面被配置成至少形成第二腔室；
邻近所述弯曲的第二前表面的第三电极材料层；
邻近所述弯曲的第二后表面的第四电极材料层；
含有液晶材料的第二层，所述含有液晶材料的第二层定位在所述第二腔室内，其中所述第二层包括在第二图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第二部分的第二折射率关于第二半径依赖性而改变，并且其中当跨所述第三电极材料层和所述第四电极材料层施加第二电势时，所述含有液晶材料的第二层改变其第二折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的第二层的第二光线；
能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中；
包括处理器的电路，其中所述电路控制电能从能量源向第一电极层、第二电极层、第三电极层或第四电极层中的一个或多个的流动；并且
其中所述可变光学插入物改变所述接触镜片装置的聚焦特性。
20.一种接触镜片装置，所述接触镜片装置具有定位在所述接触镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包含：
含有液晶材料的层，所述含有液晶材料的层定位在所述可变光学插入物内，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分上的折射率关于半径依赖性而改变；并且
其中所述含有液晶材料的层的至少第一表面是弯曲的。
21.一种眼科镜片装置，所述眼科镜片装置具有定位在所述眼科镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包括：
插入物前弯曲件和插入物后弯曲件，其中所述前弯曲件的后表面具有第一曲率，并且所述后弯曲件的前表面具有第二曲率；
能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中；和
含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变。
22.根据权利要求21所述的眼科镜片装置，其中至少在所述光学插入物的第一部分上的折射率对半径维度具有抛物线依赖性。
23.根据权利要求22所述的眼科镜片装置，其中通过插入物表面的不同曲率的效应补充含有液晶材料的层的光学效应。
24.根据权利要求21所述的眼科镜片装置，其中所述第一曲率不同于所述第二曲率。
25.根据权利要求21所述的眼科镜片装置，其中所述镜片是接触镜片。
26.根据权利要求25所述的眼科镜片装置，还包含：
邻近所述前弯曲件的后表面的第一电极材料层；和
邻近所述后弯曲件的前表面的第二电极材料层。
27.根据权利要求26所述的眼科镜片装置，其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层上施加电势时，所述含有液晶材料的层改变其折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的层的光线。
28.根据权利要求27所述的眼科镜片装置，其中所述可变光学插入物改变镜片的聚焦特性。
29.根据权利要求28所述的眼科镜片装置，还包括电路，其中所述电路控制电能从所述能量源向所述第一电极层和第二电极层的流动。
30.根据权利要求29所述的眼科镜片装置，其中所述电路包括处理器。
31.一种眼科镜片装置，所述眼科镜片装置具有定位在所述眼科镜片装置的光学区的至少一部分内的可变光学插入物，其中所述可变光学插入物包括：
插入物前弯曲件、至少第一中间弯曲件和插入物后弯曲件，其中所述前弯曲件的后表面具有第一曲率，并且所述第一中间弯曲件的前表面具有第二曲率；
能量源，所述能量源至少在包括非光学区的区域中被嵌入所述插入物中；和
可变光学插入物，所述可变光学插入物包括含有液晶材料的层，其中所述层包括在图案中对齐的液晶材料的区域，其中至少跨可变光学插入物的第一部分的折射率关于半径依赖性而改变。
32.根据权利要求31所述的眼科镜片装置，其中至少跨所述光学插入物的第一部分的折射率对半径维度具有抛物线依赖性。
33.根据权利要求32所述的眼科镜片装置，其中所述第一曲率不同于所述第二曲率。
34.根据权利要求31所述的眼科镜片装置，其中所述镜片是接触镜片。
35.根据权利要求34所述的眼科镜片装置，还包含：
邻近所述前弯曲件的第一电极材料层；和
邻近所述中间弯曲件和所述后弯曲件中的一个或多个的第二电极材料层。
36.根据权利要求34所述的眼科镜片装置，还包含：
邻近所述前弯曲件的第一电极材料层；和
邻近所述中间弯曲件的第二电极材料层。
37.根据权利要求36所述的眼科镜片装置，其中当跨所述第一电极材料层和所述第二电极材料层施加电势时，所述含有液晶材料的层改变其折射率，从而影响穿过所述含有液晶材料的层的光线。
38.根据权利要求37所述的眼科镜片装置，其中：
所述可变光学插入物改变镜片的聚焦特性。
39.根据权利要求38所述的眼科镜片装置，还包括电路，其中所述电路控制电能从所述能量源向所述第一电极层和第二电极层的流动。
40.根据权利要求39所述的眼科镜片装置，其中所述电路包括处理器。
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