TWI575277B - 包含液晶元件之可變光學眼用裝置 - Google Patents

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TWI575277B
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丹尼爾 奧圖
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Description

包含液晶元件之可變光學眼用裝置
本發明係關於具有可變光學性能的眼用鏡片裝置，更詳而言之，在某些實施例中，本發明是利用液晶元件製造具有可變光學嵌入物的眼用鏡片。
傳統上，如隱形眼鏡或人工水晶體(Intraocular Lens)等的眼用鏡片提供預定光學特質。例如，隱形眼鏡可提供以下一或多種功能：視力矯正功能；妝飾效果；以及經由視力矯正功能達成的治療效果。每種功能係由一種鏡片的物理特性所提供。基本上，於鏡片中加入折射性質的設計可提供視力矯正功能。添加色素的鏡片結合可提供加強妝飾效果。將活性劑與鏡片結合可提供治療效果。
迄今眼用鏡片的光學特質在設計上已整合入鏡片的物理特性。一般而言，光學設計已於鏡片製造時確立並加入鏡片，例如透過鑄模或車削方法進行。鏡片的光學特質在其成形後即保持固定不變。然而，配戴者有時可能會察覺到若不只可使用一種焦度，對於調節視力會更加有利。不像一般眼鏡配戴者能夠輕易藉由換眼鏡改變光學矯正效果，隱形眼鏡配戴者或人工水晶體使用者若要改變其視力矯正光學特性往往必須大費周章。
因此，本發明包括關於具有液晶元件之可變光學嵌入物的創新，此嵌入物可被能量化並包含於眼用裝置中，並能夠改變鏡片光學特性。此種眼用裝置的實例可包括隱形眼 鏡或人工水晶體。此外，本發明也針對此種用以形成具有含液晶元件之可變光學嵌入物的眼用鏡片提供其製造方法及設備。某些實施例也可包括具有硬質或可造型之能量化嵌入物的模鑄聚矽氧水凝膠隱形眼鏡，其另包括一可變光學部分，其中該嵌入物係以生物相容方式容納於該眼用鏡片中。
因此本發明之揭露包括一種具有可變光學嵌入物的眼用鏡片、用以形成具有可變光學嵌入物的眼用鏡片之設備，及此種眼用鏡片的製造方法。可將一能量源設置於可變光學嵌入物上，並將該嵌入物放至於鄰近一第一模件與一第二模件中之一者或兩者處。將一反應性單體混合物放置於該第一模件與該第二模件之間。該第一模件係設置於鄰近該第二模件處，藉此形成一鏡片模穴，並使該能量化媒體嵌入物與至少部分該反應性單體混合物處於該鏡片模穴之內；使該反應性單體混合物接觸光化輻射以形成一眼用鏡片。藉由接觸該反應單體混合物之光化輻射的控制以形成鏡片。在某些實施例中，眼用鏡片邊緣或嵌入物封裝層可由標準水凝膠眼用鏡片調配物構成。其特質可配合多種嵌入物材質之例示性材料可包括，例如，該Narafilcon家族(包括Narafilcon A及Narafilcon B)，及Etafilcon家族(包含Etafilcon A)。
本發明各種實施例中以形成具有液晶元件之可變光學嵌入物的方法及結果嵌入物為重要態樣。在某些實施例中，該液晶可位於二配向層之間，所述配向層可設定該液晶的靜置定向。此二配向層可經由設置於含有該可變光學部分的基質層上之電極而與一能量源產生電性連通。電極之能量化可透過對於能量源的中間互連或直接透過內嵌於該嵌入物的組件而達成。
配向層之能量化可致使該液晶從一靜置定向移動至一能量化定向。在以「開」和「關」兩種能量化程度操作的實施例中，該液晶可僅有一種能量化定向。在其他能量化隨著能量等級比例發生的替代實施例中，液晶可具有多重能量 化定向。
分子的配向和定向會對穿透液晶層的光線造成影響，藉此導致該可變光學嵌入物的變化。例如，該配向和定向可搭配折射特性作用於入射光上。此外，其效果可包括改變光線的極性化。某些實施例可包括一可變光學嵌入物，其中能量化可改變鏡片的焦點特徵。
在某些實施例中，可將一電介質材料設置於配向層與電極之間。此種實施例可包括具有三維特性的電介質材料，例如，一預成形形狀。其他實施例可包括第二層電介質材料，其中第一層電介質材料的厚度在整個該光學區的範圍中有所變化，導致該層液晶材料具有變化的電場。在其他實施例中，該眼用鏡片裝置可包括第一層電介質材料，此材料可為兩種材料之複合物，這兩種材料具有相似的光學特性，但在低頻電介質特質上並不相似。
100‧‧‧裝置
390‧‧‧第二液晶層系統
101‧‧‧後曲面模具
400‧‧‧眼用鏡片
102‧‧‧前曲面模具
410‧‧‧可變光學嵌入物
103‧‧‧眼用裝置本體
402‧‧‧可變光學部分
104‧‧‧可變光學嵌入物
404,405‧‧‧液晶層
109,110‧‧‧液晶層
500‧‧‧可變光學部分
200‧‧‧可變光學嵌入物
510‧‧‧頂部基質層
210‧‧‧能量源
515‧‧‧第二透明電極
211‧‧‧周圍部分
530,520‧‧‧配向層
212‧‧‧電子元件
525‧‧‧液晶層
213‧‧‧可變光學部分
540‧‧‧第一鏡片元件
214‧‧‧接點
550‧‧‧透明電極
215‧‧‧光電池
555‧‧‧第一透明基質
300‧‧‧人工水晶體
600‧‧‧可變光學嵌入物
305,345‧‧‧光學透明基質層
610‧‧‧頂部基質層
615‧‧‧第二透明電極
335‧‧‧第一液晶層
620‧‧‧第二配向層
310,345‧‧‧透明電極
625‧‧‧液晶層
315‧‧‧第一鏡片元件
630‧‧‧第一配向層
320‧‧‧第二鏡片元件
635,655‧‧‧基質
325‧‧‧中間基質層
640‧‧‧第二鏡片元件
330‧‧‧第一配向層
645‧‧‧第一鏡片元件
340‧‧‧第二配向層
650‧‧‧第一透明電極
350‧‧‧第二光學透明基質
655‧‧‧底部基質層
380‧‧‧第一液晶層系統
圖1描繪可用於實踐本發明某些實施例的例示模具組體設備組件。
圖2描繪具有可變光學嵌入物之能量化眼用鏡片的一例示實施例。
圖3描繪一種具有可變光學嵌入物之人工水晶體裝置實施例的截面圖，其中該可變光學部分是由液晶構成。
圖4描繪一種具有可變光學嵌入物之眼用鏡片裝置實施例的截面圖，其中該可變光學部分是由液晶構成。
圖5描繪一可變光學嵌入物例示實施例，其中該可變光學部分是由液晶構成。
圖6描繪一可變光學嵌入物替代實施例，其中該可變光學部分是由液晶構成。
圖7描繪用以形成一具有由液晶構成之可變光學嵌入物之眼用鏡片的方法步驟。
圖8描繪用以將一由液晶構成之可變光學嵌入物放入眼用鏡片模件的設備組件實例。
圖9描繪可用於實施本發明一些實施例之處理器。
本發明包括用以製造具有可變光學嵌入物之眼用鏡片的方法及設備，其中該可變光學部分是由液晶構成。此外，本發明包括一具有可變光學嵌入物之眼用鏡片，該嵌入物係以液晶構成並包含在該眼用鏡片中。
根據本發明，一眼用鏡片中包含一內建嵌入物及一能量源，該能量源如一電化電池，為能量之儲存方式。在某些實施例中，包含該能量源之材料可受到包覆，以便與眼用鏡片所處之環境隔絕。
可使用一由配戴者控制的調整裝置來改變其光學部份。所述調整裝置可包括，例如，一用以增加或減少電壓輸出的電子裝置或被動裝置。某些實施例也可包括一自動化調整裝置，其根據所量測的參數或配戴者輸入而改變該可變光學部分。配戴者輸入可包括，例如，經由無線裝置控制的開關。無線可包括，例如，無線射頻、磁性開關，以及電感開關。
在某些實施例中，該嵌入物也包括一由複數液晶層構成的可變光學部分。當電極能量化所形成的電場在該液晶層中造成重新配向，因而使分子從靜置定向轉為能量化定向時，即產生光學度數變化。在其他替代實施例中，可利用經由使電極能量化所造成的液晶層變化而產生不同效應，例如，極化角度的旋轉。
在某些具有液晶層的實施例中，眼用鏡片的非光學區部分中有些元件可被能量化，而在其他實施例中可不需要能量化。在該無能量化的實施例中，該液晶可基於某些外部因素產生被動變化，例如，周遭溫度，或周遭光線。
液晶鏡片可對射入其中的極化光線提供經電力變化的折射率。組合兩枚鏡片，使極化軸在第二鏡片中相對 於該第一鏡片旋轉，如此可讓鏡片元件能夠依據周遭非極化光線來改變該折射率。
以電活性液晶層與電極結合所構成的實體，可透過在該電極上施加電場對之進行控制。若該液晶層週邊設有一電介質層，則該電介質層上的電場與該液晶層上的電場可結合入該電極上的電場。在三維形狀中可以電動力原理及電介質層與液晶層的結構為依據，預估各層電場結合體的性質。若電介質層的有效電厚度呈現非均勻狀態，則電極上的電場會由該電介質的有效形狀「塑形」，且造成液晶層折射率的尺寸形狀變化。在某些實施例中，此種塑形產生的鏡片會具有可變焦點特性。
在下面的章節中將會有本發明實施例的詳細敘述。較佳實施例與替代實施例之說明僅為例示性實施例，且熟悉該技藝之人士應可理解可輕易進行各種變化、修改及變更。因此，應可理解該例示性實施例並未限制本發明之範疇。
名詞解釋
在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式所使用術語之應用定義如下：
配向層：如在此所述意指鄰近液晶層的層體，其可影響並配向液晶層內分子的定向。而分子因其產生的配向和定向則會影響穿透該液晶層的光線。例如，配向和定向可能連同折射特性對入射光產生影響。此外，其效應可包括光線極化的改變。
電性連通：如在此所述意指受一電場影響。若為導電材料，影響可能由電流產生或產生電流。在其他材料中，其可為造成影響的電位場，所述影響如使永久及感應產生的分子兩極沿電場線定向的傾向。
能量化：如在此所述意指能夠供應電流或其中儲存有電能的狀態。
能量化定向：如在此所述意指液晶在被一能量 源所產生電位場的效應影響下呈現的分子定向。例如，含液晶裝置在能量源開和關的情況下都可能有一能量化定向。在其他實施例中，能量化定向可隨受所施加的能量的量影響之比例而改變。
能量：如在此所述意指一實體系統做工的能力。許多上述術語於本發明內之使用係關於可以作電功之能力。
能量源：如在此所述意指能夠供應能量或使一生醫裝置處於能量化狀態的裝置。
能量攫取器：如在此所述意指能夠從環境提取能量並將之轉換為電能的裝置。
人工水晶體：如在此所述意指用以植入眼中的眼用鏡片。
成鏡混合物或反應性混合物或反應性單體混合物(RMM)：如在此所述意指可經固化交聯或經交聯而以形成眼用鏡片的單體或預聚物材料。各種實施例可包括具有一或多種添加劑的成鏡混合物，所述添加劑如：紫外線遮斷劑、染料、光起始劑或催化劑，及其他可用於眼用鏡片的添加劑，所述眼用鏡片例如是隱形眼鏡或人工水晶體。
成鏡表面：如在此所述意指用於模塑一鏡片的表面。在某些實施例中，任何此種表面可具有光學品質表面拋光，意指其具有充份平滑度且其形成方式係使成鏡混合物在聚合化同時接觸該模塑表面而產生的鏡片片表面為光學上可接受之表面。此外，在某些實施例中，該成鏡表面之結構應可對鏡片表面賦予所需光學特性，包括，例如，球面度、非球面及柱面度數、波前像差矯正，及角膜形貌矯正。
液晶：如在此所述意指具有介於習知液體與固體晶體間性質之物質狀態。液晶不會被鑑定為固體，但其分子具備某種程度的配向。如在此所述，液晶並不限於特定相或結構，但液晶具有特定的靜置定向。液晶的定向及相可由外部因素操縱，例如，溫度、磁性或電力，視液晶種類而定。
鋰離子電池：如在此所述意指一種電化電池，其中鋰離子移動通過該電池以產生電能。此電化電池一般稱為電池，可在其標準型態中再能量化或充電。
媒體嵌入物或嵌入物：如在此所述意指能夠對眼用鏡片內能量源提供支撐力的可成形或硬質基質。在某些實施例中，該媒體嵌入物也包括一或多個可變光學部分。
模具：如在此所述意指可用於將未固化調配物形成鏡片的硬質或半硬質物體。一些較佳的模具包括兩個模件，其形成一前曲面模件與一後曲面模件。
眼用鏡片：如在此所述意指任何放置於眼中或眼上的眼用裝置。該等裝置可提供視覺矯正或妝飾。例如，術語鏡片可表示一隱形眼鏡、人工水晶體、覆蓋鏡片、眼用嵌入物、光學嵌入物或其他用以矯正或改變視力或可妝飾眼睛生理狀態(如虹膜)而不影響視力之類似裝置。在某些實施例中，本發明之較佳鏡片為軟性隱形眼鏡，係以聚矽氧彈性體或水凝膠製成，包括，例如，聚矽氧水凝膠及氟水凝膠。
光學區：如在此所述意指眼用鏡片上之一區域，配戴者透過該區域觀看。
功率：如在此所述意指每單位時間完成的工作或傳遞的能量。
可再充電或可再能量化：如在此所述意指可被恢復至具有較高做工能力狀態的能力。許多上述術語於本發明內之使用可能與恢復之能力有關，該恢復之能力係以使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力來恢復。
再能量化或再充電：如在此所述意指能量源恢復至具有較高做工能力的狀態。許多上述術語於本發明內之使用可能與設備之恢復有關，該設備之恢復係讓設備恢復至具有使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力。
脫模：如在此所述意指一鏡片完全脫離模具，或僅鬆附於模具而可在棉棒輕微搖動或推動下即脫離模具的狀 態。
靜置定向：如在此所述意指液晶裝置分子定向處於靜置的非能量化狀態。
可變光學：如在此所述意指改變光學特性的能力，如鏡片的光學度數或極化角度。
眼用鏡片
參照圖1，所描繪之裝置100係用以形成其中含有封裝嵌入物的眼用裝置。該設備包括一例示性前曲面模具102以及一相配之後曲面模具101。可變光學嵌入物104與眼用裝置本體103係位在前曲面模具102與後曲面模具101之間。在某些實施例中，本體103之材料可為水凝膠材料，且可變光學嵌入物104之所有表面皆受此材料包圍。
該可變光學嵌入物104可含有多個液晶層109及110。其他實施例可包括單一液晶層，其中部份將於下文中詳述。使用該設備100可製造出由具有許多密封區域的不同組件構成的新穎眼用裝置。
在某些實施例中，具有可變光學嵌入物104的鏡片可包括內硬外軟設計，其中包括液晶層109及110的中央硬質光學元件，係以其外部及內部表面分別直接接觸大氣與角膜表面。鏡片材料(通常為水凝膠材料)的軟質邊緣連附於硬質光學元件周圍，而由該硬質光學元件為結果的眼用鏡片提供能量及機能。
圖2為一可變光學嵌入物200例示實施例之上視圖。如圖所示，能量源210設置於可變光學嵌入物200的周圍部分211。該能量源210可包括，例如，一薄膜式可再充電鋰離子電池或一鹼性電池。該能量源210可連接至接點214以達成互連。電線可為打線接合電線，且該打線接合電線可將接點214連接至能量源210及光電池215，該光電池215可用於將能量源210再能量化。其他電線可經由打線接點將能量源210連接至某種電路互連結構。在其他實施例中，嵌入物之表面可設 有互連結構。
在某些實施例中，該可變光學嵌入物200可包括一撓性基質。此撓性基質可經如上所述之方式形成為接近標準鏡片形式的形狀。然而為增加額外可撓性，該可變光學嵌入物200可包括其他形狀特徵，如沿其長度的半徑切口。亦可包括各種電子組件212，如積體電路、分離組件、被動組件及此種裝置。
圖中亦顯示可變光學部分213。可藉由施加通過該可變光學嵌入物的電流控制該可變光學部分的變化。在某些實施例中，該可變光學部分213在兩層透明基材中間由一薄液晶層構成。
包括液晶元件之可變光學嵌入物
參照圖3，例示說明人工水晶體300配置包含相互結合的平面液晶層與經塑形電介質及透明電極。在某些實施例中，人工水晶體300可包括位於二光學透明基質層305與345之間的第一液晶層335。該液晶層335也可位於二透明電極310與345之間，其係與一能量源電性連通。透明電極310可設於此基質上。在某些實施例中，該電極310可由一透明導電氧化物構成，如銦錫氧化物(ITO)。此電極310可與位在鏡片光學區之外的電子控制元件電性連接。
續參照圖3，觀察到第一鏡片元件315由一電介質材料構成。在某些實施例中，第二鏡片元件320可具有與該第一鏡片元件315不同之電介質特性。在某些實施例中，該材料選擇可包括低頻電介質常數不同但在光學頻譜上具有相配特性的材料組合。該第一鏡片元件315可以光學玻璃或塑膠製成，且該第二鏡片元件320可包括以水為基礎的溶液，其在某些實施例中與該第一鏡片元件315對光學光具有相配的折射率。
某些實施例也可包括一含有配向層330的中間基質層325。一第二配向層340可位於第二光學透明基質350上。一第二配向層340可位於液晶335與第二電極345之間， 其可連附於該第二基質層350。
該液晶層335可與該電極310及345為電性連通，其中能量源造成的能量化對電極310及345充電，因而在中間區域建立電場。該液晶層區域中的電場的例示性結果可為使該層分子旋轉，從而導致該層極性特徵的轉變。在另一實例中，該液晶層335分子定向的轉變可能導致照該液晶層從靜置定向轉變為能量化定向。在以「開」、「關」兩種能量化狀態間切換的實施例中，該液晶層335可僅具有一靜置定向及一能量化定向。在其他能量化隨著能量等級比例發生的替代實施例中，該液晶335可具有多種能量化定向。
在某些實施例中，該人工水晶體300可包括一第二液晶層系統390。所述第二系統390可透過併入該第二基質層350而與該第一系統380部分重疊，但該第二系統390與該第一層系統380仍是各自獨立運作。該第二層系統390可具有與第一層系統380相同之配置，或在其他實施例中，可具有不同配置。該電極可以該第一層系統380與一液晶層連通。該第二層系統390之運作方式可類似於該第一層系統380。或者，第一系統380的液晶層335可由與該第二系統390液晶層不同之基質構成。
續參照圖4，所示眼用鏡片400具有內建可變光學嵌入物410。該嵌入物410可具有含液晶層404的可變光學部分402。類似於圖3的人工水晶體300，該嵌入物410可具有多個液晶層404及405。該嵌入物410可有部分與眼用鏡片400之光學區重疊。
續參照圖5，嵌設於眼用鏡片中的可變光學部分500具有一液晶層525。該可變光學部分500之材料多樣性及結構關連與本說明書其他段落中所討論者類似。在某些實施例中，透明電極550可設於該第一透明基質555上。該第一鏡片元件540可由一電介質膜構成，其可設置於該第一透明電極550上。在此種實施例中，該第一鏡片元件540電介質層的形狀可 在其厚度上局部變化。例如，在某些實施例中，該塑形層可經由在第一透明電極550與基質555結合時射出成形製成。
液晶層525可設置於該第一透明電極550與一第二透明電極515之間。該第二透明電極515可連附於頂部基質層510，其中從頂部基質層510至底部基質層555形成之裝置可包含該眼用鏡片之可變光學部分500。二配向層530及520包圍液晶層525。所述配向層530及520之功能為定義眼用鏡片的靜置定向。在某些實施例中，該電極層515及550可與液晶層525為電性連通，並導致定向從靜置定向轉變為至少一能量化定向。
續參照圖6所示，用於嵌設於眼用鏡片中之替代可變光學嵌入物600具有一液晶層625。類似於圖5之可變光學嵌入物500，基質635及655與電介質材料在該第一鏡片元件645及該第二鏡片元件640上之堆疊可形成一三維形狀，對該液晶層625之光學性質有所影響。第一透明電極650可設置於眼用鏡片可變光學部分600之第一基質層655上。
由於可變光學嵌入物600中所含各層635、655、645及640具有三維性質，頂部基質層610與底部基質層655之性質會比人工水晶體300中的類似元件305及350更為複雜。在某些實施例中，頂部基質層610之形狀可與底部基質層655不同。某些實施例包括第一鏡片元件645及第二鏡片元件640，皆由電介質材料構成。該第二鏡片元件640之低頻電介質特性可與第一鏡片元件645不同，但可與第一鏡片元件645具有相配的光學頻譜。第二鏡片元件640的材料可包括，例如，符合第一鏡片元件645光學性質的水性液體。
該可變光學嵌入物600可包括一中間基質層635，其可形成一表面層，供承載該液晶層625。在某些實施例中，若第二鏡片元件640呈液體形式，則該中間基質層635也可包含第二鏡片元件640。某些實施例可包括一位於第一配向層630與第二配向層620間之液晶層625，其中該第二配向層620 係設置於一第二透明電極615上。頂部基質層610可含有形成可變光學嵌入物600的層組合，其可對施加於其電極650及615的電場進行回應。配向層620及630可經由各種方式影響可變光學嵌入物600的光學品質，包括，例如，圖3及圖12所描繪之方式。
材料
微注射成型實施例可包括，例如，聚(4-甲基戊-1-烯)共聚物樹脂，其可用於形成直徑約6 mm至10 mm，前後表面半徑各約在6 mm與10 mm之間且中央厚度約在0.050 mm與1.0 mm之間的鏡片。一些例示性實施例包括一嵌入件，該嵌入件具直徑約8.9 mm，且前表面半徑約7.9 mm，且後表面半徑約7.8 mm，且中心厚度約0.200 mm且邊緣輪廓約0.050半徑。
將該可變光學嵌入物104放入用以形成眼用鏡片的模件101與102中。模件101及102之材料可包括，例如：以下一或多者之聚烯烴：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯及改性聚烯烴。其他模具可包括陶瓷或金屬材料。
較佳的脂環共聚物包含兩種不同脂環聚合物。不同等級的脂環共聚物其玻璃轉化溫度為約105℃至160℃。
在某些實施例中，本發明之模具可包含聚合物如聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，在主鏈中包含一脂環部分的改性聚烯烴以及環聚烯烴。此摻合物可在一個或兩個半邊模具上使用，其中較佳的方式則是將此摻合物用於背曲面，且前曲面由脂環共聚物組成。
在某些製作本發明模具100的較佳方法中，使利用習知技術中的射出成型，但實施例亦可包括用其他技術成形的模具，包含，例如：車床加工、鑽石旋削，或雷射切割。
通常，鏡片係以模件101及102之各至少一表面成形。但在某些實施例中，鏡片一表面可由模件101或102成形，而鏡片另一表面可利用車床加工方法或其他方法形成。
在一些實施例中，一種較佳鏡片材料包括一含聚矽氧組分。「一含聚矽氧組分」是在單體、大分子單體或預聚物中至少包含一[-Si-O-]單元。較佳為，在含聚矽氧組分中存在的總矽原子和接上的氧原子量，佔含聚矽氧組分總分子量超過20重量百分比，更佳為超過30重量百分比。有用的含聚矽氧組分較佳為包括可聚合的官能基，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙烯基、N-乙烯基內醯胺、N-乙烯醯胺以及苯乙烯基官能基。
在某些實施例中，圍繞嵌入物之眼用鏡片邊緣，又稱為嵌入物封裝層，其可由標準水凝膠眼用鏡片調配物構成。其特性能夠在可接受程度上搭配多種嵌入物材料之例示材料可包括，但不限於，Narafilcon家族(包含Narafilcon A及Narafilcon B)，以及Etafilcon家族(包含Etafilcon A)。下文就符合本發明用途之材料性質進行更詳盡的技術性說明。熟悉此技藝人士應知所述以外之其他材料亦可形成該封裝嵌入物的可接受包覆或部份包覆，且應被理解為一致的並包括於本案申請專利範圍之範疇中。
包括分子式I化合物之合適含聚矽氧組分 其中R1係獨立選自單價反應性基團、單價烷基基團或單價芳基基團，任何前述者可進一步包含選自羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、碳酸酯、鹵素或前述者之組合的官能性；並且單價矽氧烷鏈包含1至100個Si-O重複單元，其可進一步包含選自烷基、羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、鹵素或前述者之組合的官能性； 其中若b=0至500，則將其理解為當b非為0時，b為模式等同於所述值之分布；其中至少一R1包括單價反應官能基，且在一些實施例中介於一至3個R1包括單價反應官能基。
如本說明書中所用者，「單價反應性基團」為能夠進行自由基與/或陽離子聚合反應的基團。自由基反應性基團的非限定性實例包括(甲基)丙烯酸、苯乙烯基、乙烯基、乙烯醚、C1-6(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯醯胺、C1-6烷基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺，N-乙烯醯胺、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、胺基甲酸O-乙烯酯(O-vinylcarbamate)和碳酸O-乙烯酯(O-vinylcarbonate)。陽離子反應性基團的非限定性實例包括乙烯醚或環氧基團與前述物質之混合物。在一實施例中自由基反應官能基包括(甲基)丙烯酸、丙烯酸氧基、(甲基)丙烯醯胺及其混合物。
合適的單價烷基與芳基基團包括未經取代的單價C1至C16烷基基團、C6-C14芳基基團，例如經取代與未經取代之甲基、乙基、丙基、丁基、2-羥丙基、丙氧丙基、聚伸乙基氧基丙基(polyethyleneoxypropyl)、前述者之組合與類似者。
在一實施例中，b為零，一R1為單價反應性基團，且至少3個R1係選自具有一至16個碳原子的單價烷基，且在另一實施例中係選自具有一至6個碳原子的單價烷基基團。本實施例之非限定的含聚矽氧組分例子包括2-甲基，2-氫氧基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲矽烷基)氧]甲矽醚基]丙醯氧]丙脂(SiGMA)、2-羥基-3-甲基丙烯醯氧基丙基氧丙基-三(三甲矽氧基)矽烷(2-hydroxy-3-methacryloxypropyloxypropyl-tris(trimethylsiloxy)silane)、3-甲基丙烯酸氧基丙基三(三甲基矽氧基)矽烷(TRIS)、 3-甲基丙烯酸氧基丙基二(三甲基矽氧基)甲基矽烷和3-甲基丙烯酸氧基丙基五甲基二矽氧烷。
在另一實施例中，b為2至20、3至15或在某些實施例中為3至10；至少一個末端R1包含一單價反應性基團，而其餘R1係選自具有1至16個碳原子的單價烷基基團，而在另一個實施例中單價烷基基團具有1至6個碳原子。在又一實施例中，b為3至15，一個末端R1包含一單價反應性基團，另一個末端R1則包含具有1至6個碳原子的單價烷基基團，而其餘的R1則包含具有1至3個碳原子的單價烷基基團。本實施例之非限定的含聚矽氧組分例子包括(單-(2-氫氧基-3-甲基丙烯酸氧基丙基)-丙基醚端的聚二甲基矽氧烷(分子量為400至1000)(OH-mPDMS)，單甲基丙烯酸氧基丙基端單正丁基端的聚二甲基矽氧烷(分子量為800至1000)(mPDMS)。
在另一實施例中，b為5至400或從10至300，二終端R1都包含單價反應性基團且其餘R1係獨立選自具有1至18個碳原子的單價烷基基團，其可具有碳原子之間的醚鏈結及可進一步包含鹵素。
在一實施例中，若欲製作矽水凝膠鏡片時，用來製造本發明鏡片之反應混合物包含至少約20且較佳的是約20至70重量百分比之含矽成分，基於構成聚合物之各反應單體成分之總重。
在另一實施例中的一至4個R1包括以下分子式的乙烯碳酸酯或者胺基甲酸酯 其中Y代表O-、S-或NH-；R代表氫或甲基；d為1、2、3或4；而q為0或1。
該含聚矽氧之碳酸乙烯酯或胺基甲酸乙烯酯單體具體包括：1,3-雙[4-(乙烯基氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基- 二矽氧烷(1,3-bis[4-(vinyloxycarbonyloxy)but-1-yl]tetramethyl-disiloxane)；3-(乙烯基氧基羰基硫基)丙基-[參(三甲矽氧基)矽烷](3-(vinyloxycarbonylthio)propyl-[tris(trimethylsiloxy)silane])；3-[參(三甲矽氧基)矽基]丙基烯丙基胺基甲酸酯(3-[tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl allyl carbamate)；3-[參(三甲矽氧基)矽基]丙基乙烯基胺基甲酸酯(3-[tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl vinyl carbamate)；三甲基矽基乙基乙烯基碳酸酯(trimethylsilylethyl vinyl carbonate)；三甲基矽基甲基乙烯基碳酸酯(trimethylsilylmethyl vinyl carbonate)，以及
若所欲者為模數低於約200的生醫裝置，則僅有一個R1應包含一單價反應性官能基，並且不超過兩個其餘R1基團將包含單價矽氧烷基團。
另一類的含聚矽氧組分包括下列分子式的聚尿素大分子單體：分子式IV-VI(*D*A*D*G)a *D*D*E1；E(*D*G*D*A)a *D*G*D*E1或者E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E1，其中D表示具有6至30個碳原子的烷基二自由基、烷基環烷基二自由基、環烷基二自由基、芳香族烴基二自由基或者烷基芳香族烴基二自由基，G表示具有1至40個碳原子且其主鏈內可包含有醚類、硫代或者胺類鏈結的烷基二自由基、環烷基二自由 基、烷基環烷基二自由基、芳香族烴基二自由基或者烷基芳香族烴基二自由基，*表示尿素或者脲基鏈結；a至少為1；A表示分子式的二價聚合自由基：
R11獨立代表一具有1至10個碳原子的烷基或氟取代烷基基團，其可包含碳原子間的醚鏈結；y為至少1；且p提供一400至10,000之部分重量；E及E1各獨立代表一可聚合不飽和有機基，其可以下式表示： 其中R12為氫或甲基；R13為氫、具有1至6個碳原子的烷基，或一-CO-Y-R15基，其中Y為-O-,Y-S-或-NH-；R14為具有1至12個碳原子的二價基；X代表-CO-或-OCO-；Z代表-O-或-NH-；Ar代表一具有6至30個碳原子的芳香基；w為0至6；x為0或1；y為0或1；且z為0或1。
一種較佳的含聚矽氧組分為下式所代表之聚胺甲酸酯高分子： 其中R16為去除異氰酸酯基團後之二異氰酸酯之雙基，如異佛爾酮二異氰酸酯之雙基。另一適用之含聚矽氧大分子單體為分 子式X之化合物(其中x+y為一介於10至30之數字)，其形成係透過氟醚、羥基封端聚二甲基矽氧烷、異佛爾酮二異氰酸酯與異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯之反應。
其他適用於本發明的含聚矽氧組分包括包含聚矽氧烷、聚亞烷醚、二異氰酸酯、聚氟化烴、聚氟化醚及多醣基團的大分子單體；包含極性氟化接枝或具有一氫原子連附至一終端二氟取代碳原子側基團的聚矽氧烷；具有醚和矽氧烷基鏈結的親水甲基丙烯酸矽氧烷酯，及包含聚醚及聚矽氧烷基團的可交聯單體。任何上述聚矽氧烷皆可用為本發明之含聚矽氧組分。
製程
下列方法步驟為可根據本發明某些態樣實施之製程實例。應瞭解，呈現之方法步驟的順序並不具限制性，且可使用其他順序實施本發明。此外，並非所有步驟均需用以實施本發明，且本發明之各種實施例可包括其他步驟。熟悉此技藝人士應知其他實施例亦為可行，且此等方法均屬本案申請專利範圍之範疇。
續參照圖7，此流程圖描繪可用於實施本發明的例示性步驟。於701形成一第一基質層，且於702形成一第二基質層。於703，將一電極層設置於該第一基質層上。設置之方法可為，例如，蒸氣沉積或電鍍。在某些實施例中，該第一基質層可為嵌入物之一部分，該嵌入物具有在該光學區以及非光學區域的區域。在某些實施例中，可於該電極沉積程序同時定義互連特徵。
於704，可進一步加工該第一基質層以在先前沉積的電極層上添加配向層。配向層可沉積於基質頂層，而後 以標準方式加工，如刷磨技術，以形成標準配向層之溝槽特徵。
於705，可進一步加工該第二基質層。可利用與步驟703所述類似方式將電極層沉積於該第二基質層上。接著在某些實施例中，於706，將電介質層塗佈於該第二基質層的電極層上。該電介質層可在其表面形成變化厚度。例如，可將該電介質層模製於該第一基質層上。或者，可將事先形成的電介質層黏著於第二基質的電極表面上。
於707，可利用類似704之加工步驟在第二基質層上形成配向層。於707後，可形成至少部分眼用鏡片嵌入物的兩個分離的基質層可立即結合。在某些實施例中，於708，將該二層體彼此靠近，而後將液晶材料填充於其間。於709，將該二層體併攏後封裝以形成具有液晶的可變光學元件。
在某些實施例中，兩片於709所形成的該種層體可藉由重複方法步驟701至709而製成，其中該配向層彼此錯開以使得鏡片可調整非極化光線的焦度。在此種實施例中，可結合二可變光學層以形成單一可變光學嵌入物。於710，該可變光學部分可連接至該能量源且其上設有中間或連附組件。
於711，可將步驟710產生的可變光學嵌入物710放入模件中。該可變光學嵌入物可亦包含一或多個組件或否。在某些較佳實施例中，該可變光學嵌入物是經由機械放置放入模件中。機械放置可包括，例如，機械人或其他自動化裝置，如業界中習知用於放置表面安裝組件者。人工放置可變光學嵌入物亦屬本發明之範疇。據此，任何機械放置或自動化方式可以利用，使具有能量源的可變光學嵌入物放入模件，因此使得模件內反應性混合物的聚合化會將可變光學包括在結果的眼用鏡片中。
在某些實施例中，可將可變光學嵌入物放置於連附至基質的模件中。也可將能量源及一或多個組件附加於該基質，並使其與該可變光學嵌入物為電性連通。所述組件可包括，例如，用以控制施加於可變光學嵌入物之功率的電路。據 此，在某些實施例中，一組件包括控制機構，用以啟動該可變光學嵌入物以變更一或多種光學特性，例如，第一光學度數與第二光學度數之間的狀態變化。
在某些實施例中，亦可將處理器裝置、MEMS、NEMS或其他組件放入該可變光學嵌入物且使其與該能量源為電接觸。於712，將反應性單體混合物注入模件。於713，將該第一模件與第二模件靠攏以形成一成鏡模穴，使該模穴中包含至少部分該反應性單體混合物及該可變光學嵌入物。如上所述，在較佳實施例中，模穴中包含一能量源以及一或多個組件，皆與該可變光學嵌入物為電性連通。
於714，模穴內的反應性單體混合物進行聚合。達成聚合化的方式，例如，接觸光化輻射及熱中之一或兩者。於715，從模件中取出眼用鏡片，其中該可變光學嵌入物係連附於或封裝於該構成該眼用鏡片的該嵌入物封裝聚合材料中。
雖然發明可用於提供以任何已知鏡片材料或適合製造此類鏡片之材料製成的硬式或軟式隱形眼鏡，但本發明之較佳鏡片則是水含量在約0至90%之間的軟式隱形眼鏡。更佳之鏡片應以包含羥基、羰基或兩者之單體製成，或以含聚矽氧之聚合物製成，例如矽氧烷、水凝膠、聚矽氧水凝膠及其組合。對於本發明鏡片之成形有用之材料可採用如聚合反應起始劑等的添加劑使大分子單體、單體及其組合之摻合物發生反應來製成。合適之材料包括但不限於以聚矽氧大分子單體(Silicone Macromer)及親水性單元體(Hydrophilic單體)製成之聚矽氧水凝膠。
裝置
參照圖8，自動化設備810具有一或多個轉移介面811。將各裝有一可變光學嵌入物814的多個模件設置於托板813上，而後交付轉移介面811。實施例可包括，例如單一介面逐一放置可變光學嵌入物814，或多個介面(圖未示)同時將多 個可變光學嵌入物814放入多重模件中，且在某些實施例中，各放入一個模件中。放置可經由轉移介面811的垂直動作815來達成。
本發明某些實施例的另一觀點包括在眼用鏡片本體於組件周圍模塑成型的過程中用來支撐可變光學嵌入物814的設備。在某些實施例中，該可變光學嵌入物814及一能量源係連附於模具內的吸持點上(圖未示)。吸持點可使用與形成鏡片主體之同類型聚合材料固定。其他實施例包括在模件內設置一層預聚物，供該可變光學嵌入物814及一能量源連附於該層預聚物上。
嵌入物裝置內包含的處理器
參照圖9，控制器900可用於本發明某些實施例中。該控制器900包括一處理器910，其可包括一個或多個耦合於一通訊設備920之處理器組件。在某些實施例中，控制器900可用於將能量傳輸至設於眼用鏡片內的能量源。
控制器可包括一個或數個處理器，其與設定為透過通訊通道來傳輸能量之通訊設備耦合。該通訊裝置可以電子方式控制放置入眼用鏡片的一或多個可變光學嵌入物或傳遞可變光學裝置的操作指令。
例如，通訊設備920亦可用於與一個或數個控制器裝置或製造設備組件通訊。
該處理器910亦與一儲存裝置930相連。該儲存裝置930可包含任何適當之資訊儲存裝置，包括磁性儲存裝置(如，磁帶及硬碟驅動)、光學儲存裝置及/或半導體記憶體元件如隨機存取記憶體(RAM)元件及唯讀記憶體(ROM)元件之組合。
該儲存裝置930可存放用以控制該處理器910之程式940。該處理器910執行程式940之指令，藉以依據本發明進行操作。例如，處理器910可接收可變光學插件放置、處理設備放置等諸如此類的資訊說明。該儲存裝置930也可將眼 用相關資料儲存於一或多個資料庫950、960中。該等資料庫950及960可包括特定控制邏輯用以控制來往可變光學鏡片之能量。
100‧‧‧裝置
101‧‧‧後曲面模具
102‧‧‧前曲面模具
103‧‧‧眼用裝置本體
104‧‧‧可變光學嵌入物
109,110‧‧‧液晶層

Claims (19)

  1. 一種具有可變光學嵌入物之能量化眼用鏡片裝置，其包含：一眼用鏡片嵌入物封裝層，包含一光學區及一非光學區；一可變光學嵌入物，包含至少一部分位於該光學區中；一能量源，內建於該眼用鏡片嵌入物封裝層中，其至少一區域包含該非光學區；該可變光學嵌入物包含一層液晶材料；以及至少一第一層電介質材料，其係鄰近該層液晶材料，其中該第一層電介質材料之厚度在該光學區之一區域內變化。
  2. 如申請專利範圍第1項之能量化眼用鏡片裝置，其中該能量化眼用鏡片裝置為一隱形眼鏡。
  3. 如申請專利範圍第2項之能量化眼用鏡片裝置，其中該層液晶材料上一變化的電場是由該第一層電介質材料之厚度在該光學區之該區域內變化所產生的。
  4. 如申請專利範圍第3項之能量化眼用鏡片裝置，其中該可變光學嵌入物改變該能量化眼用鏡片裝置的焦點特性。
  5. 如申請專利範圍第3項之能量化眼用鏡片裝置，其中該第一層電介質材料是由具有相似的光學特性及不相似的低頻電介質特性之兩種材料所組成。
  6. 如申請專利範圍第2項之能量化眼用鏡片裝置，其中該能量源使該能量化眼用鏡片裝置內的組件能量化，使該該層液晶材料改變其對於光線的極化效應。
  7. 如申請專利範圍第3項之能量化眼用鏡片裝置，其中該層液晶材料是位於至少二配向層之間；該至少二配向層是位於至少二電極層之間；以及該至少二電極層與該能量源為電性連通。
  8. 如申請專利範圍第7項之能量化眼用鏡片裝置，其中該層液晶材料具有至少一第一能量化定向；以及該至少二電極層的能量化導致該層液晶材料從一靜置定向轉變到至少該第一能量化定向。
  9. 如申請專利範圍第1項之能量化眼用鏡片裝置，其中該眼用鏡片嵌入物封裝層包含一含聚矽氧材料。
  10. 如申請專利範圍第1項之能量化眼用鏡片裝置，其中該眼用鏡片嵌入物封裝層包含Etafilcon A。
  11. 如申請專利範圍第1項之能量化眼用鏡片裝置，其進一步包含一處理器。
  12. 如申請專利範圍第7項之能量化眼用鏡片裝置，其進一步包含一處理器。
  13. 一種具有可變光學嵌入物之能量化人工水晶體，其包含：一人工水晶體，其具有一光學區及一第一非光學區；一能量源，連附於該人工水晶體之該第一非光學區上；一可變光學嵌入物，包含至少一第一層液晶材料；以及至少一第一層電介質材料，其係鄰近該層液晶材料，其中該第一層電介質材料在該光學區上具有不同厚度。
  14. 如申請專利範圍第13項之能量化人工水晶體，其中該第一層電介質材料是由具有相似的光學特性及不相似的低頻電介質特性之至少一第材料和一第二材料所組成。
  15. 如申請專利範圍第14項之能量化人工水晶體，其中該可變光學嵌入物改變該人工水晶體的焦點特性。
  16. 如申請專利範圍第15項之能量化人工水晶體，其中該能量源使該人工水晶體內的組件能量化，並使該第一層液晶材料改變其對於光的折射效果。
  17. 如申請專利範圍第16項之能量化人工水晶體，其中至少該第一層液晶材料係位於至少二電極層之間；以及該至少二電極層與該能量源為電性連通。
  18. 如申請專利範圍第17項之能量化人工水晶體，其中至少該第一層液晶材料具有至少一第一能量化定向；以及該至少二電極層之能量化致使該第一層液晶材料從一靜置定向轉變為至少該第一能量化定向。
  19. 如申請專利範圍第17項之能量化人工水晶體，其進一步包 含一處理器。
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