柔性液晶單元和透鏡制造技術(shù)

采用液晶LC作為用于實(shí)現(xiàn)電可調(diào)諧光學(xué)器件的材料的柔性光學(xué)元件是可折疊的。制造所述柔性元件的方法包括圖案化光聚合。所述LC光學(xué)器件可包括一對(duì)具有正交配向的LC指向矢的用于無偏振器性質(zhì)的LC層、柔性聚合配向?qū)印⑷嵝砸r底和用于控制電場的模塊。所述LC光學(xué)器件的透鏡焦度可通過控制電場在光學(xué)區(qū)上的分布來改變。

Flexible liquid crystal unit and lens

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】柔性液晶單元和透鏡
本專利技術(shù)涉及電活性光學(xué)器件和使用所述光學(xué)器件的透鏡，并且特別地涉及柔性液晶單元和透鏡。
技術(shù)介紹
當(dāng)軟性隱形眼鏡由隱形眼鏡佩戴者處置時(shí)，其經(jīng)受變形。在一些情形中，透鏡可在小到2毫米左右的短折疊半徑上對(duì)折。因此，軟性隱形眼鏡應(yīng)有足夠柔性以在合理的可用壽命期間承受此變形而無損害。還所需透鏡在從變形恢復(fù)后能夠恢復(fù)其大小和形狀并保留光學(xué)性質(zhì)的意義上是有彈性的。已開發(fā)出考慮到柔性和彈性的許多聚合物(包括水凝膠隱形眼鏡和硅酮水凝膠隱形眼鏡)。在電活性透鏡中，電活性組件(例如液晶單元)可嵌入由柔性和彈性聚合物制成的透鏡本體中。然而，電活性組件整體上可限制透鏡本體的柔性和彈性二者。需要提供具有柔性和彈性二者的電活性組件的透鏡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
描述彈性或柔性、電可調(diào)諧液晶透鏡。液晶透鏡包括在其經(jīng)折疊并返回到其初始形狀之后單元間隙厚度基本上保持的單元。因此，液晶透鏡的形狀和光學(xué)性質(zhì)在折疊后可恢復(fù)。所述實(shí)施例包括在聚合配向?qū)又g的間隙中包含液晶的電活性單元，其中聚合物柱陣列安置在配向?qū)娱g的間隙中。在本文所述的實(shí)例中，配向?qū)又械囊换蚨嗾甙ㄇ度胍壕Р糠值娜嵝跃酆喜牧稀１疚乃龅碾娍烧{(diào)諧透鏡的一些實(shí)例包含第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)樱辉诘谝慌湎驅(qū)优c第二配向?qū)又g的間隙中的彈性聚合物柱陣列，陣列中的柱從第一配向?qū)友由斓降诙湎驅(qū)樱灰壕В浔痪窒拊谒龅谝慌湎驅(qū)雍退龅诙湎驅(qū)又g的間隙中圍繞所述陣列中的柱；和一或多個(gè)電極，其經(jīng)布置以在液晶中誘導(dǎo)電場。偏振無關(guān)的實(shí)例包括第三配向?qū)雍驮诘诙湎驅(qū)优c第三配向?qū)又g的第二間隙中的彈性體柱的第二陣列，第二陣列中的柱從第二配向?qū)友由斓降谌湎驅(qū)印６遥壕П痪窒拊诘诙g隙中圍繞第二陣列中的柱。實(shí)例中的第二配向?qū)涌砂ㄒ壕Р糠郑鲆壕Р糠志哂薪?jīng)配向正交于光路徑且靠近第一表面鄰近第一所提到間隙平行的指向矢和，以及經(jīng)配向靠近第二表面鄰近第二所提到間隙正交于光路徑且正交于靠近第一表面的指向矢的指向矢。描述制造柔性液晶單元的方法，其包括通過光聚合根據(jù)圖案在液晶層中形成聚合物柱。在本文所述的實(shí)施例中，方法包括組裝第一柔性配向?qū)雍偷诙嵝耘湎驅(qū)樱溟g具有間隙；形成延伸跨越第一柔性配向?qū)优c第二柔性配向?qū)又g的間隙的柔性或彈性聚合物柱；和提供在間隙中環(huán)繞柱的液晶材料。在本文所述的實(shí)施例中，方法包括提供在間隙中提供液晶材料和聚合物前體材料的組合，和通過誘導(dǎo)聚合物前體與液晶的相分離和根據(jù)圖案使聚合物前體聚合形成彈性柱。下文描述關(guān)于裝置和方法的各種組合和添加。在查閱以下圖、詳細(xì)說明和權(quán)利要求書時(shí)可看出本專利技術(shù)的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1是顯示如本文所述具有電活性單元的柔性透鏡的折疊的簡化圖解。圖2圖解說明具有單一液晶層的柔性液晶電活性單元。圖3A、3B、3C和3D圖解說明具有兩個(gè)液晶層的偏振無關(guān)、柔性液晶電活性單元的替代實(shí)施例。圖4(a)、4(b)、4(c)、4(d)、4(e)和4(f)圖解說明在柔性電活性單元的制造方法中的各階段。圖5顯示如圖4(a)、4(b)、4(c)、4(d)、4(e)和4(f)的方法中所用光刻掩模的實(shí)例布局。圖6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)和6(f)圖解說明在制造如圖2和3A、3B、3C和3D的結(jié)構(gòu)中所用聚合層的各階段。圖7圖解說明彎曲、柔性液晶電活性單元的實(shí)例。圖8圖解說明具有兩個(gè)液晶層的彎曲、柔性液晶電活性單元的實(shí)例。圖9圖解說明液晶層中具有混合配向的雙層液晶單元的實(shí)例。圖10圖解說明在液晶層中具有混合配向和替代電極位置的雙層液晶單元的實(shí)例。圖11圖解說明具有彎曲介電層的雙層液晶單元的實(shí)例。圖12圖解說明具有彎曲介電層的雙層液晶單元的另一實(shí)例，其中液晶層中具有混合配向。圖13圖解說明雙層液晶單元的實(shí)例，其中液晶聚合膜中具有透鏡焦度。具體實(shí)施方式參考圖1-13提供本專利技術(shù)實(shí)施例的詳細(xì)描述。圖1圖解說明具有嵌入其中的電活性單元11的透鏡10。透鏡10是柔性的且可包含(例如)水凝膠材料或硅酮水凝膠材料。電活性單元11包括電活性材料和至少一個(gè)用于改變透鏡折射力的電子組件。如圖1中所圖解說明，當(dāng)透鏡10由柔性材料制成時(shí)，其在由用戶處置時(shí)可被折疊。舉例來說，當(dāng)透鏡10是隱形眼鏡時(shí)，那么在將其插入眼睛和從眼睛移除時(shí)，用戶可將透鏡折疊。當(dāng)透鏡如圖的下部部分中所圖解說明折疊時(shí)，折疊半徑R可極小，特別地在區(qū)域12中。舉例來說，透鏡可在大約1到9mm的折疊半徑上折疊。當(dāng)透鏡被折疊時(shí)，電活性單元11可變形。在本文所述的實(shí)施例中，電活性單元在折疊后返回到其初始形狀時(shí)恢復(fù)其形狀和其可調(diào)諧或可調(diào)整光學(xué)特征的意義上是有彈性的。圖2圖解說明在上文所述的意義上有彈性的柔性單層液晶單元。液晶單元包括安置在上部(第一)聚合層24與下部(第二)聚合層27之間的間隙中的液晶層25，其中聚合層24、27包含與液晶部分混合且經(jīng)配置以充當(dāng)液晶層25的配向?qū)拥娜嵝曰驈椥跃酆衔铩＞酆蠈?4、27具有在層的中心區(qū)域中具有垂直指向矢且在表面上具有水平指向矢的液晶部分。在此實(shí)例的上部聚合層24中，靠近表面的指向矢正交于z軸5(其可為光學(xué)軸)且相對(duì)于液晶層25的主表面水平，其延伸到圖解平面中并從所述平面延伸出。在此實(shí)例的下部聚合層27中，相對(duì)表面上的指向矢相對(duì)于液晶層25的主表面是水平的，延伸到圖解平面中并從所述平面延伸出。此實(shí)例中的指向矢的定向使得液晶層25的上部和下部表面上的配向方向彼此平行。在此實(shí)例中，液晶層25至少在液晶單元的有效孔徑上在聚合層24、27之間具有均勻厚度T。出于此說明書的目的，當(dāng)單元的用戶察覺光學(xué)性能落在具有標(biāo)稱均勻厚度的單元所預(yù)計(jì)的范圍內(nèi)時(shí)，液晶層在單元的有效孔徑上具有均勻厚度，這是因?yàn)樗龇秶沙霈F(xiàn)在經(jīng)歷環(huán)境、制造和材料差異的商業(yè)制造環(huán)境中。柱(例如柱26)的陣列安置在液晶層內(nèi)部在聚合層24、27之間的間隙中。陣列中的柱從上部聚合層24延伸到下部聚合層27，并且有助于維持厚度T。柱(例如26)可包含聚合物或聚合材料。優(yōu)選地，柱是有彈性的。而且，優(yōu)選地，聚合層包含彈性聚合物或彈性體。液晶材料被局限在第一和第二聚合層之間的間隙中圍繞柱陣列中的柱，并且充當(dāng)單元的主動(dòng)元件，響應(yīng)于所施加電場改變單元的光學(xué)特征。在此實(shí)例中，用于在液晶層25中施加電場的電組件安置在介電聚合物(在此實(shí)例中，包括層20、22、29)中。電組件包括電阻層23、上部聚合層24上方的圓形孔圖案化電極層21和下部聚合層27下方的透明墊電極層28。在此和本文所述的其它實(shí)施例中，圖案化電極層可具有除一些實(shí)施例中的圓形孔以外的圖案(包括像素化圖案和環(huán)形圖案)，用于液晶層中電場向量的形狀的更復(fù)雜控制。在一個(gè)代表性實(shí)施例中，液晶單元的襯底包括包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)的介電層20、22，其各自約17μm厚。介電層29同樣包含約17μm厚或以下的PDMS。圖案化和墊電極層21、28可包含約本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其包含：/n液晶單元，其在彎折所述液晶透鏡之前具有單元間隙厚度X且在彎折所述液晶透鏡之后具有單元間隙厚度Y，其中Y＝X±10％X。/n

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】20170811 US 62/544,5431.一種柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其包含：
液晶單元，其在彎折所述液晶透鏡之前具有單元間隙厚度X且在彎折所述液晶透鏡之后具有單元間隙厚度Y，其中Y＝X±10％X。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述液晶單元包含有效限制所述單元間隙厚度的變化以維持Y＝X±10％X的聚合物柱。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其包括包封所述液晶單元的聚合物透鏡本體。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述液晶單元包括第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)右约霸谒龅谝慌湎驅(qū)雍退龅诙湎驅(qū)又g的液晶層，所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)影嵝跃酆喜牧稀?br>

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述液晶單元包含延伸穿過結(jié)合到所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)拥囊壕拥木酆衔镏年嚵小?br>

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述彎折包括在1到9mm的半徑上折疊所述單元。


7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)又械闹辽僖徽呔哂幸壕Р糠郑鲆壕Р糠志哂姓T導(dǎo)被動(dòng)透鏡焦度的分布式指向矢。


8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述液晶單元包括
第一配向?qū)印⒌诙湎驅(qū)雍偷谌湎驅(qū)樱?br>第一液晶層，其位于所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)又g；和
第二液晶層，其位于所述第二配向?qū)雍退龅谌湎驅(qū)又g；
所述第二配向?qū)影壕Ш途酆衔锊牧系慕M合。


9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性電可調(diào)諧液晶透鏡，其中所述第一配向?qū)雍退龅谌湎驅(qū)又械闹辽僖徽呔哂幸壕Р糠郑鲆壕Р糠志哂姓T導(dǎo)被動(dòng)透鏡焦度的分布式指向矢。


10.一種電可調(diào)諧透鏡，其包含：
第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)樱?br>彈性聚合物柱的陣列，其在所述第一配向?qū)优c所述第二配向?qū)又g的間隙中，所述陣列中的柱從所述第一配向?qū)友由斓剿龅诙湎驅(qū)樱?br>液晶，其被局限在所述第一配向?qū)优c所述第二配向?qū)又g的所述間隙中圍繞所述陣列中的柱；和
一或多個(gè)電極，其經(jīng)布置以在所述液晶中誘導(dǎo)電場。


11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電可調(diào)諧透鏡，其中所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)又械闹辽僖徽吆退鲋嚵邪Ｓ靡壕г木酆衔铩?br>

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電可調(diào)諧透鏡，其中所述第一配向?qū)雍退龅诙湎驅(qū)影ń?jīng)配向靠近表面鄰近所述間隙的液晶部分。


13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電可調(diào)諧透鏡，其包括第三配向?qū)雍驮谒龅诙湎驅(qū)优c所述配向聚合層之間的第二間隙中的彈性體柱的第二陣列，所述第二陣列中的柱從所述第二配向?qū)友由斓剿龅谌湎驅(qū)樱缓?br>液晶，其被局限在所述第二間隙中圍繞所述第二陣列中的柱。


14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電可調(diào)諧透鏡，其中所述第二配向?qū)影ㄒ壕Р糠郑鲆壕Р糠志哂薪?jīng)配向正交于光路徑且靠近第一表面鄰近所述第一所提到間隙平行的指向矢，以及經(jīng)配向靠近第二表面鄰近所述第二所提到間隙正交于光路徑且正交于靠近所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林怡欣，陳明璿，王毓仁，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：庫柏維景國際控股公司，
類型：發(fā)明
國別省市：巴巴多斯;BB