(57)【要約】光学デバイスは、第１の基材（２０１）と、それぞれが最大で２マイクロメートルの寸法を有する、制御された特徴のパターン（５０１〜５０５）を備える、液晶配向層（２０２、５００）と、液晶分子（５０９）を含む、配向層に隣接して配置される液晶層（２０３）と、を備える。光学デバイスは、固定レンズまたは切り替え可能なレンズとして使用することができる。いくつかの実施形態では、第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、電気活性であり得る。いくつかの実施形態では、第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、反応性メソゲンを含み得る。
2014508320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基材と、
それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備える、液晶配向層と、
前記配向層に隣接して配置される液晶層であって、液晶分子を含む、液晶層と、
を備える、光学デバイス。
【請求項２】
前記液晶配向層は、可変液晶配向層である、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記液晶層は、電気活性である、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記液晶層は、反応性メソゲンを含む、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記配向層は、１ｍｍの距離にわたって少なくとも５度、前記液晶層の前記液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記配向層は、前記液晶層の少なくとも約２ｍｍの距離にわたって前記液晶分子の前記プレチルト角を連続的に変動させる、請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記配向層は、前記液晶層の少なくとも約５ｍｍの距離にわたって前記液晶分子の前記プレチルト角を連続的に変動させる、請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記配向層は、前記液晶層の少なくとも約１０ｍｍの距離にわたって前記液晶分子の前記プレチルト角を連続的に変動させる、請求項５に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記配向層は、１ｍｍの距離にわたって少なくとも１０度、前記液晶層の前記液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記配向層は、１ｍｍの距離にわたって少なくとも１０度で複数回、前記液晶層の前記液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させる、請求項９に記載の光学デバイス。
【請求項１１】
前記配向層は、前記液晶層の１ｍｍの距離にわたって少なくとも２回、前記液晶分子の前記プレチルト角を不連続的に変動させる、請求項１０に記載の光学デバイス。
【請求項１２】
前記配向層は、少なくとも約１０度、前記液晶層の前記液晶分子の前記プレチルト角を変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１３】
前記配向層は、少なくとも約２０度、前記液晶層の前記液晶分子の前記プレチルト角を変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１４】
前記配向層は、少なくとも約４５度、前記液晶層の前記液晶分子の前記プレチルト角を変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１５】
前記配向層は、約９０度、前記液晶層の前記液晶分子の前記プレチルト角を変動させる、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１６】
前記液晶層は、屈折率プロファイルを有し、
前記屈折率プロファイルは、前記配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１７】
前記液晶層の前記屈折率プロファイルは、少なくとも約０．２変動する、請求項１６に記載の光学デバイス。
【請求項１８】
前記液晶層の前記屈折率プロファイルは、少なくとも約０．５変動する、請求項１６に記載の光学デバイス。
【請求項１９】
前記液晶層の前記屈折率プロファイルは、少なくとも約１．０変動する、請求項１６に記載の光学デバイス。
【請求項２０】
前記屈折率プロファイルは、前記液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動する、請求項１６に記載の光学デバイス。
【請求項２１】
前記屈折率プロファイルは、前記液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動する、請求項１６に記載の光学デバイス。
【請求項２２】
前記液晶層は、前記液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、第１の屈折力プロファイルを有し、
前記第１の屈折力プロファイルは、前記配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項２３】
前記液晶層の前記第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．２視度変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２４】
前記液晶層の前記第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．５視度変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２５】
前記液晶層の前記第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．０視度変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２６】
前記液晶層の前記第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．５視度変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２７】
前記液晶層の前記第１の屈折力プロファイルは、約０．２５から４．０視度の間で変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２８】
前記第１の屈折力プロファイルは、前記液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項２９】
前記第１の屈折力プロファイルは、前記液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動する、請求項２２に記載の光学デバイス。
【請求項３０】
前記液晶層は、ネマチック、スメクチック、またはコレステリック液晶を含む、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３１】
前記配向層は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタン、またはエポキシ材料を含む、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３２】
前記配向層は、複数の地形的特徴を備え、
各地形的特徴は、略幾何学的中心を有し、
各地形的特徴の前記略幾何学的中心は、隣接する地形的特徴の中心からの距離ｄ２に位置し、
各隣接する地形的特徴間の前記距離ｄ２は、ほぼ同じである、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３３】
前記配向層は、複数の地形的特徴を備え、
各地形的特徴は、略の幾何学的中心を有し、
各地形的特徴の略地理的中心は、隣接する地形的特徴の中心からの距離ｄ２に位置し、
各隣接する地形的特徴間の前記距離ｄ２は、前記配向層全体にわたって変動する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３４】
各隣接する地形的特徴の前記略地理的中心間の前記距離ｄ２は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間である、請求項３３に記載の光学デバイス。
【請求項３５】
前記第１の基材は、略幾何学的中心を有し、
各隣接する地形的特徴の前記略地理的中心間の前記距離ｄ２は、前記第１の基材の中心により接近して配置される地形的特徴に対してより短い、
請求項３３に記載の光学デバイス。
【請求項３６】
前記配向層は、複数の地形的特徴を備え、
前記配向層の各地形的特徴は、高さｄ３を有し、
前記地形的特徴のそれぞれの前記高さｄ３は、ほぼ同じである、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３７】
前記配向層は、複数の地形的特徴を備え、
各地形的特徴は、高さｄ３を有し、
前記地形的特徴の前記高さｄ３は、前記液晶層全体にわたって変動する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３８】
各地形的特徴の前記高さｄ３は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間である、請求項３７に記載の光学デバイス。
【請求項３９】
前記液晶層は、前記第１の基材の表面全体上に配置される、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４０】
前記液晶層は、前記第１の基材の表面の一部分上に配置される、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４１】
前記配向層は、前記第１の基材の表面全体上に配置される、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４２】
前記配向層は、前記第１の基材の表面の一部分上に配置される、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４３】
前記光学デバイスは、半完成または完成レンズブランクを備える、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４４】
第２の基材と、
第１の電極および第２の電極と、をさらに備え、
前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第１の基材と前記第２の基材との間に配置され、
前記配向層および前記液晶層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され、
前記液晶層は、電気活性である、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４５】
最大で２ミクロンの寸法を有する制御された特徴のパターンを備える、第２の液晶配向層をさらに備える、請求項４４に記載の光学デバイス。
【請求項４６】
前記第２の配向層は、前記第２の基材の表面に配置される、請求項４５に記載の光学デバイス。
【請求項４７】
前記第２の配向層は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される、請求項４５に記載の光学デバイス。
【請求項４８】
前記光学デバイスは、第１の光学ゾーンを備え、
前記第１の光学ゾーンは、前記配向層の第１の部分、前記液晶層の第１の部分、および前記第１の基材の第１の部分と光通信し、
前記第１の光学ゾーンは、前記配向層、前記液晶層、および前記第１の基材の前記第１の部分によって提供される屈折力を備える、屈折力を有する、
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４９】
電場が印加されていないときに、前記液晶層の前記第１の部分の前記屈折力は、累進屈折力である、請求項４８に記載の光学デバイス。
【請求項５０】
電場が印加されていないときに、前記液晶層の前記第１の部分の前記屈折力は、少なくとも０．５Ｄの最大付加力を提供する、請求項４９に記載の光学デバイス。
【請求項５１】
電場が印加されていないときに、前記液晶層の前記第１の部分の前記屈折力は、少なくとも１．０Ｄの最大付加力を提供する、請求項４９に記載の光学デバイス。
【請求項５２】
電場が印加されていないときに、前記液晶層の前記第１の部分の前記屈折力は、少なくとも１．５Ｄの最大付加力を提供する、請求項４９に記載の光学デバイス。
【請求項５３】
前記第１の基材の前記第１の部分の屈折力は、負の屈折力である、請求項４９に記載の光学デバイス。
【請求項５４】
累進付加面をさらに備える、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項５５】
前記累進付加面は、前記第１の基材の上に配置される、請求項５４に記載の光学デバイス。
【請求項５６】
前記累進付加面は、望ましくない非点収差を生じさせ、
前記液晶層の一部分は、前記液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、前記望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有する、
請求項５４に記載の光学デバイス。
【請求項５７】
前記液晶層の前記一部分は、前記液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、前記望ましくない非点収差が少なくとも約３０％低減される程度の屈折力を有する、請求項５６に記載の光学デバイス。
【請求項５８】
前記液晶層の前記一部分は、前記液晶層の前記一部分全体にわたって場が印加されていないときに、前記非点収差が除去される程度の屈折力を有する、請求項５６に記載の光学デバイス。
【請求項５９】
前記光学デバイスは、第１の光学ゾーンを備え、
前記累進付加面は、前記第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し、
前記液晶層は、前記液晶層に場が印加されているときに、前記第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供する、
請求項５６に記載の光学デバイス。
【請求項６０】
前記液晶層は、前記液晶層に場が印加されているときに、前記第１の光学ゾーンに少なくとも約０．５Ｄのプラスの屈折力を提供する、請求項５９に記載の光学デバイス。
【請求項６１】
前記液晶層は、前記液晶層に場が印加されているときに、前記第１の光学ゾーンに少なくとも約１．５Ｄのプラスの屈折力を提供する、請求項５９に記載の光学デバイス。
【請求項６２】
前記液晶層は、前記液晶層に場が印加されていないときに、前記第１の光学ゾーンにマイナスの屈折力を提供する、請求項５９に記載の光学デバイス。
【請求項６３】
前記液晶層は、前記液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、累進屈折力を提供し、
前記液晶層は、前記液晶層全体にわたって場が印加されているときに、均一な屈折力を提供する、
請求項４８に記載の光学デバイス。
【請求項６４】
前記液晶層は、実質的に均一な材料を含む、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６５】
前記液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６６】
前記液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６７】
前記光学デバイスは、眼科用レンズを備える、請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項６８】
反応性メソゲンを含む液晶層を有する基材を提供することと、
最大で２ミクロンの寸法を有する制御された特徴のパターンを備える液晶配向層を利用することによって、前記液晶層の中の前記反応性メソゲンの配向を制御することと、
前記配向の中の前記反応性メソゲンを固体化することと、
を含む、第１の方法。
【請求項６９】
前記反応性メソゲンを固体化することは、紫外線照射を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記紫外線照射は、約３００ｎｍから４００ｎｍの間の波長を有する無偏光紫外線光を含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記配向層を制御することはさらに、前記液晶層に隣接する第２の配向層を配置することを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
前記第２の配向層は、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備える、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記配向層を制御することはさらに、可変紫外線光ビームで前記メソゲンを処理することを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
可変紫外線光ビームで前記メソゲンを処理することは、前記メソゲンの前記紫外線露光を変動させることを含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記紫外線露光を変動させることは、前記紫外線光ビームの強度を変動させることを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記紫外線光ビームの前記強度は、少なくとも約５％変動される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記紫外線光ビームの前記強度は、少なくとも約１０％変動される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記紫外線光ビームの前記強度は、少なくとも約３０％変動される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記紫外線光ビームの前記強度は、少なくとも約５０％変動される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８０】
前記メソゲンの前記紫外線露光を変動させることは、前記液晶層の異なる部分を異なる時間量にわたって前記紫外線ビームに露光することを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項８１】
時間量は、少なくとも１０％変動する、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記液晶層は、前記配向層に部分的に基づく屈折率プロファイルを有し、
前記屈折率プロファイルは、連続的に変動する、
請求項６８に記載の方法。
【請求項８３】
前記配向層は、表面地形を備え、
前記屈折率プロファイルは、前記配向層の前記表面地形に少なくとも部分的に基づいて変動する、
請求項６８に記載の方法。
【請求項８４】
前記液晶層は、実質的に連続する、請求項６８に記載の方法。
【請求項８５】
前記液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有する、請求項６８に記載の方法。
【請求項８６】
前記液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有する、請求項６８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年１月２６日に出願された米国特許出願第１３／３５９，２５２号の利益を主張するものであり、この出願は、合衆国法典第３５巻§１１９（ｅ）の下で、２０１１年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／４３６，６４４号、２０１１年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／４３６，６４７号、２０１１年１月３１日に出願された米国特許仮出願第６１／４３７，７０２号、および２０１１年１月３１日に出願された米国特許仮出願第６１／４３７，７０３号の利益を主張するものである。これらの出願のそれぞれの開示全体は、全ての目的に対して、およびそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
現在、外部から印加された電界の下でその光学特性が変化を受ける液晶（ＬＣ）層を含む、数多くの電気光学デバイスがある。このようなＬＣに基づくデバイスの良好な動作および性能のために、ＬＣ材料（すなわち、ＬＣ材料内に含まれるＬＣ分子）は、概して、適正に配向されなければならない。異なるデバイス動作状態での異なるＬＣ分子の方位のため（例えば、デバイスが、「オン」状態、「オフ」状態、および潜在的に中間的な多数の状態で異なる光学的性質を有する）、視覚変化（すなわち光学変化）がほぼ排他的に起こる。ＬＣデバイスの動作モードに応じて、概して、いわゆる無場方位（例えば、「オフ状態」）と、印加電圧下でのＬＣ方位にわたる所定の分散の範囲（例えば、「オン状態」）とを区別することができる。無場ＬＣ方位は、概して、ＬＣ層を閉じ込めている幾何学形状の境界条件によって提供され、この境界条件は、配向層（複数可）によって決定される。配向層は、通常、ＬＣ層を備える両基材（すなわち、ＬＣ層の境界をなす基材）の内側に被覆される。ＬＣ層の分子方位の基礎は、隣接するＬＣ分子の非等方性配列をもたらす、配向膜の表面の物理的および／または化学的異方性である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書で開示される実施形態は、デバイス、およびデバイスを製作するための方法を含み得、該デバイスは、液晶層に可変の光学的性質を生じさせる構造を有する、液晶配向層を含み得る。例えば、配向層は、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る、（配向層および液晶層の任意の他の特性に加えて）地形的構造および／または物理的特徴を備え得る。一般に、配向層は、液晶層全体にわたって液晶分子のプレチルト角の所望の変動を提供するように、任意の構造および任意の特性を有し得る。
【０００４】
液晶分子のプレチルト角の変動は、液晶層の複数部分の屈折率を変動させ得る。屈折率の変動は、液晶層の屈折力プロファイルを作成するために使用され得る。このようにして、液晶層は、一例として、付加的なプラスもしくはマイナスの屈折力を提供すること、他の光学構成要素によって生じる歪みを低減すること、および／またはレンズの複数部分全体にわたってプロファイル形成される連続した屈折力を作成すること等によって、所望の光学的性質を提供し得る。
【０００５】
いくつかの実施形態は、電気活性である（すなわち、層全体にわたる電場の印加に基づいて変化し得る光学的性質を有する、液晶層を有する）、デバイスを備え得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、不活性状態の第１の屈折力と、活性状態の第２の屈折力とを提供することができる。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、いくつかの実施形態において、液晶層は、特定の構成に凝固され得る反応性メソゲンを含み得る。発明者らは、実施形態が、眼科用レンズを含む、多数の光学用途で使用され得ることを見出した。例えば、例示的な配向層を備え得るデバイスとしては、単なる例として、コンタクトレンズ、眼内レンズ、半完成もしくは完成レンズブランク、眼鏡、または任意の他の好適な光学デバイスが挙げられる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、第１の光学デバイスが提供され得る。第１の光学デバイスは、第１の基材と、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを有する、液晶配向層と、液晶分子を含む、配向層に隣接して配置される液晶層と、を含み得る。いくつかの実施形態において、液晶配向層は、可変液晶配向層であり得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、電気活性であり得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、反応性メソゲンを含み得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約５度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約２ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約５ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約１０ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、累進付加レンズを形成するように、液晶層のプレチルト角を連続的に変動させ得る。
【０００９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約１０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約１０度で複数回、液晶層の液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の約１ｍｍの距離にわたって少なくとも２回、液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、少なくとも約１０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、少なくとも約２０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、少なくとも約４５度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、約９０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。
【００１１】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、屈折率プロファイルを有し得、この屈折率プロファイルは、配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約０．２変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約０．５変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約１．０変動し得る。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動し得る。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動し得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、液晶層全体にわたって場（例えば、電場）が印加されていないときに、第１の屈折力プロファイルを有し得、第１の屈折力プロファイルは、配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動する。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．２視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．５視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．０視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．５視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、約０．２５から４．０視度の間で変動し得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、液晶層全体にわたって場（例えば、電場）が印加されていないときに、液晶層が第１の屈折力プロファイルを有する、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、屈折力プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動し得る。いくつかの実施形態において、第１の屈折力プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動し得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、ネマチック、スメクチック、またはコレステリック液晶を含み得る。
【００１５】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタン、またはエポキシ材料を含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得、各地形的特徴は、略幾何学的中心を有し得る。各地形的特徴の略幾何学的中心は、隣接する地形的特徴の中心から距離ｄ２に位置し得る。いくつかの実施形態において、各隣接する地形的特徴間の距離ｄ２は、ほぼ同じである。いくつかの実施形態において、各隣接する地形的特徴間の距離ｄ２は、配向層全体にわたって変動し得る。いくつかの実施形態では、各隣接する地形的特徴の略地理的中心間の距離ｄ２は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間であり得る。いくつかの実施形態において、第１の基材は、略幾何学的中心を有し、各隣接する地形的特徴の略地理的中心間の距離ｄ２は、第１の基材の中心により接近して配置される地形的特徴に対してより短い。
【００１７】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得る。いくつかの実施形態において、配向層の各地形的特徴は、高さｄ３を有し得、地形的特徴のそれぞれの高さｄ３は、ほぼ同じであり得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得る。いくつかの実施形態において、各地形的特徴は、高さｄ３を有し、地形的特徴の高さｄ３は、液晶層全体にわたって変動し得る。いくつかの実施形態において、各地形的特徴の高さｄ３は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間であり得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、第１の基材の表面全体上に配置され得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１のデバイスにおいて、液晶層は、第１の基材の表面の一部分上に配置され得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、第１の基材の表面全体上に配置され得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１のデバイスにおいて、配向層は、第１の基材の表面の一部分上に配置され得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、半完成または完成レンズブランクを備え得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスはさらに、第２の基材と、第１の基材と第２の基材との間に配置され得る、第１の電極および第２の電極とを含み得る。配向層および液晶層は、第１の電極と第２の電極との間に配置され得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、電気活性であり得る。いくつかの実施形態において、第１の光学デバイスはさらに、最大で約２ミクロンの寸法を有する制御された特徴のパターンを備える、第２の液晶配向層を含み得る。第２の液晶配向層は、可変液晶配向層を備え得る。いくつかの実施形態において、第２の配向層は、第２の基材の表面に配置され得る。いくつかの実施形態において、第２の配向層は、第１の電極と第２の電極との間に配置され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、光学デバイスは、第１の光学ゾーンを含み得る。第１の光学ゾーンは、配向層の第１の部分、液晶層の第１の部分、および第１の基材の第１の部分と光通信し得る。第１の光学ゾーンは、配向層、液晶層、および第１の基材の第１の部分によって提供される屈折力を備える、屈折力を有し得る。
【００２４】
いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力は、累進屈折力を備え得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも０．５Ｄの最大付加力を提供し得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも１．０Ｄの最大付加力を提供し得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも１．５Ｄの最大付加力を提供し得る。
【００２５】
いくつかの実施形態では、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の基材の第１の部分の屈折力は、負の屈折力である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスはさらに、累進付加面を含み得る。いくつかの実施形態において、累進付加面は、第１の基材の上に配置され得る。いくつかの実施形態において、累進付加面は、望ましくない非点収差を生じさせ、液晶層の一部分は、液晶層全体にわたって場が印加されないときに、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有し得る。
【００２７】
いくつかの実施形態において、液晶層の一部分は、液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、望ましくない非点収差が少なくとも約３０％低減される程度の屈折力を有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の一部分は、液晶層の一部分全体にわたって場が印加されていないときに、非点収差が除去される程度の屈折力を有し得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、累進付加面と、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有する液晶層の一部分とを含む、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、第１の光学ゾーンを含み得る。累進付加面は、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約０．５Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約１．０Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約１．５Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、累進付加面と、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有する液晶層の一部分とを含む、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、累進付加面は、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層はまた、液晶層に場が印加されていないときに、第１の光学ゾーンに、マイナスの屈折力を提供し得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、累進屈折力を提供し得、液晶層全体にわたって場が印加されているときに、均一な屈折力を提供し得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、実質的に均一な材料を含み得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有する。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、眼科用レンズを備え得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、第１の方法が提供され得る。第１の方法は、反応性メソゲンを含む液晶層を有する基材を提供するステップと、液晶層の中の反応性メソゲンの配向を制御するステップと、を含み得る。配向は、制御された特徴のパターンを有する液晶配向層を利用することによって制御され得る。液晶配向層は、可変液晶配向層を備え得る。特徴は、最大で２ミクロンの寸法を有し得る。第１の方法はさらに、配向の中の反応性メソゲンを固体化するステップを含み得る。
【００３３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、反応性メソゲンを固体化するステップは、紫外線照射を含み得る。いくつかの実施形態において、紫外線照射は、約３００ｎｍから４００ｎｍの間の波長を有する無偏光紫外線光を含み得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層を制御するステップは、液晶層に隣接する第２の配向層を配置することを含み得る。いくつかの実施形態において、第２の配向層は、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備え得る。
【００３５】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層を制御するステップはさらに、可変紫外線光ビームでメソゲンを処理することを含み得る。いくつかの実施形態において、可変紫外線光ビームでメソゲンを処理することは、メソゲンの紫外線露光を変動させることを含み得る。いくつかの実施形態において、紫外線露光を変動させることは、紫外線光ビームの強度を変動させることを含み得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約５％変動され得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約１０％変動され得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約３０％変動され得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約５０％変動され得る。
【００３６】
いくつかの実施形態において、メソゲンの紫外線露光を変動させるステップは、液晶層の異なる複数部分を異なる時間量にわたって紫外線ビームに露光することを含み得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約１０％変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約２０％変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約５０％変動し得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、配向層に部分的に基づく屈折率プロファイルを有し得る。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、連続的に変動する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層は、表面地形を備え得、屈折率プロファイルは、配向層の表面地形に少なくとも部分的に基づいて変動し得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、実質的に連続的であり得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）および（ｂ）いくつかの実施形態に従う、配向層および液晶（ＬＣ）層を備える、例示的な光学デバイスを示す図である。具体的には、図１（ａ）は、ＬＣ層が実質的にレンズの表面全体を覆う、例示的な実施形態を示す。図１（ｂ）は、ＬＣ層がレンズの表面の一部分だけを覆う、例示的な実施形態を示す。
【図２】（ａ）および（ｂ）いくつかの実施形態に従う、配向層および液晶（ＬＣ）層を備える、例示的な光学デバイスの断面図である。具体的には、図２（ａ）は、ＬＣ層が実質的にレンズの表面全体を覆う、例示的な実施形態を示す。図２（ｂ）は、ＬＣ層がレンズの表面の一部分だけを覆う、例示的な実施形態を示す。
【図３】いくつかの実施形態に従う、配向層、および変動するプレチルト角を有するＬＣ分子を有するＬＣ層を備える、光学デバイスの例示的な実施形態の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）いくつかの実施形態に従う、表面地形の制御された特徴のパターンを有する、配向層の例示的な実施形態を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）いくつかの実施形態に従う、例示的な配向層の地形的特徴に少なくとも部分的に基づく可変プレチルト角を有する、ＬＣ分子の例示的な実施形態を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）いくつかの実施形態に従う、反応性メソゲンを有するＬＣ層を備え得る、例示的な光学デバイスを示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）いくつかの実施形態に従う、ＬＣ分子の例示的なプレチルト配向を示す図である。
【図８】いくつかの実施形態に従う、紫外線光および／または熱を使用した反応性メソゲンの例示的な重合プロセスを示す図である。
【図９】いくつかの実施形態に従う、反応性メソゲンのプレチルト角を方向付けるために可変強度紫外線光を使用する、例示的なプロセスを示す図である。
【図１０】いくつかの実施形態に従う、２つのＬＣ層および１つの配向層を備える、例示的な光学デバイスの断面図である。
【図１１】（ａ）−（ｃ）いくつかの実施形態に従う、可変屈折力プロファイルを有するＬＣ層を備える例示的なレンズの、例示的な屈折力プロファイルを示す図である。  図１１（ｄ）いくつかの実施形態に従う、図１１（ｃ）で示される屈折力プロファイルのグラフ図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）いくつかの実施形態に従う、可変屈折力プロファイルを有するＬＣ層を備え得る光学デバイスの、例示的な屈折力プロファイルを示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｉ）いくつかの実施形態に従う、ＬＣ層の例示的な屈折率プロファイルのグラフである。
【図１４】いくつかの実施形態に従う、２つの配向層の間に配置された液晶層を備える、例示的な光学デバイスの断面図である。
【図１５】（ａ）ＦＩＢ法によって作製した複数のナノ溝を備える、実験的な配向層の画像である。図１５（ｂ）図１５（ａ）で示される実験的な配向層の焦点図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本明細書で使用されるいくつかの用語は、下でより詳細に説明される。
【００４３】
本明細書で使用される「付加力」は、多焦点レンズにおける明瞭な近距離視覚に必要とされる、遠距離視覚の屈折力に対して付加される、屈折力を指し得る。例えば、ある個人が、近距離視覚に対する＋２．００Ｄの付加力を伴う、−３．００Ｄの遠距離視覚の処方を有する場合、近距離に対する実際の屈折力は、−１．００Ｄである。付加力は、あるときにはプラスの度数と称され得る。付加力はさらに、光学部品の近方視覚距離部分における付加力を指す「近方視覚距離付加力」、および光学部品の中間視覚距離部分における付加力を指し得る「中間視覚距離付加力」と称することによって区別され得る。典型的に、中間視覚距離付加力は、近方視覚距離付加力の約５０％であり得る。したがって、上の例において、個人は、中間距離視覚に対して＋１．００Ｄの付加力を有し、光学部品の中間視覚距離部分における実際の総屈折力は−２．００Ｄとなる。
【００４４】
本明細書で使用される「配向層」という用語は、外部場の非存在下で液晶の配向を制御し、しばしば、基材（電極、レンズ、レンズブランク、レンズウエハ等）の表面に接着する、材料層を指し得る。本明細書で使用される「ナノ構造の配向層」は、２μｍ未満である寸法を有する地形的特徴（バンプ、溝、マウンド、隆起等）を備える、配向層を指し得る。
【００４５】
本明細書で使用される「約」という用語は、両端値を含むプラスまたはマイナス１０パーセントを指し得る。したがって、「約１０ｍｍ」という句は、両端値を含む９ｍｍから１１ｍｍを意味すると理解され得る。
【００４６】
本明細書で使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、限定することを意図しないが、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、または「〜を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同義の移行語であり得る。それによって、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的またはオープンエンドであり得、追加的な列挙されていない要素または方法ステップを除外しない。例えば、方法を説明する際に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、特許請求の範囲がオープンエンドであり、追加的なステップを許容することを示す。デバイスを説明する際に、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、挙げられた要素（複数可）が、ある実施形態に不可欠であるが、他の要素が追加され得、それでも特許請求の範囲の範囲内で構造体を形成し得ることを意味する。これに対して、「〜から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という移行句は、特許請求の範囲で指定されていないいかなる素子、ステップ、または成分も除外する。
【００４７】
本明細書で使用される「動的レンズ」は、電気エネルギー、機械エネルギー、または力の印加によって変更可能である屈折力を伴うレンズを指し得る。レンズ全体が変更可能な屈折力を有し得るか、またはレンズの一部分、領域、もしくはゾーンだけが変更可能な屈折力を有し得る。そのようなレンズの屈折力は、屈折力を２つ以上の屈折力の間で切り替えることができるように、動的または調整可能である。切り替えることは、ある屈折力から別の屈折力への不連続的な変化（「オフ」すなわち不活性状態から「オン」すなわち活性状態へ進むこと等）を含み得、または（例えば、調整可能な）動的要素に対する電気エネルギー量を変動させること等によって、第１の屈折力から第２の屈折力への連続した変化を含み得る。屈折力の１つは、実質的にいかなる屈折力でもないものであり得る。動的レンズはまた、動的光学部品、動的光学素子、動的光学ゾーン、動的度数ゾーン、または動的光学領域とも称され得る。
【００４８】
本明細書で使用される「遠方視覚距離」は、単なる例として、ある人がその人の机の縁部よりも向こうを見るとき、自動車を運転するとき、遠くの山を見るとき、または映画を見るときに、その人が見る距離を指し得る。この距離は、通常、眼から約１０フィート（約３メートル）以上であると考えられるが、必ずしもそうではない。遠方視覚距離はまた、遠距離および遠距離地点とも称され得る。
【００４９】
本明細書で使用される「中間視覚距離」は、単なる例として、ある人が新聞を読むとき、コンピュータで作業するとき、シンクの中で食器を洗うとき、または衣類にアイロンをかけるときに、その人が見る距離を指し得る。この距離は、通常、眼から約２０インチ（約０．５メートル）から約４フィート（約１．２メートル）の間であると考えられるが、必ずしもそうではない。中間視覚距離また、中間距離および中間距離地点とも称され得る。
【００５０】
本明細書で使用される「層」という用語は、材料の均一な厚さを必要としない。実際に、層は、層がその意図する目的を行うのであれば、いくつかの不完全部または不均等な厚さを含んでもよい。
【００５１】
本明細書で使用される「レンズ」は、光を集束または発散させる、任意のデバイスまたはデバイスの一部分を指し得る。デバイスは、静的または動的であり得る。レンズは、屈折型または回折型であり得る。レンズは、片面または両面で、凹状、凸状、または平面状であり得る。レンズは、球面、円筒、プリズム、またはその組み合わせであり得る。レンズは、光学ガラス、プラスチック、または樹脂で作製され得る。レンズはまた、光学素子、光学ゾーン、光学領域、屈折力領域、または光学部品とも称され得る。光学部品業界内で、レンズは、ゼロの屈折力を有する場合であっても、レンズと称することができることに留意されたい。さらに、レンズは、眼球内および眼球外構成要素の双方を指し得る。
【００５２】
本明細書で使用される「レンズブランク」は、レンズに成形され得る、光学材料を指す。レンズブランクは、完成品であり得、これは、レンズブランクが、両外面に屈折力を有するように成形されたことを意味する。レンズブランクは、半完成品であり得、これは、レンズブランクが、一方の外面だけに屈折力を有するように成形されたことを意味する。レンズブランクは、未完成品であり得、これは、レンズブランクが、どちらの外面上も屈折力を有するように成形されなかったことを意味する。未完成または半完成レンズブランクは、自由形成として知られている製作プロセスによって、またはより因習的な表面加工および研磨加工によって完成され得る。
【００５３】
本明細書で使用される「メソゲン」は、長距離秩序および／またはある程度の位置秩序を保有する、液晶または類似材料を指す。例えば、液晶分子は、典型的に、剛性部分と、１つ以上の可撓性部分とから成る。剛性部分は、秩序を提供するが、可撓性部分は、液晶の流動性を誘発する。「反応性メソゲン」は、光および／または熱反応性であり、分子の架橋結合等を通しての化学的または物理的変化に基づいて凝固するそれらの方位を有し得る、メソゲンを指し得る。
【００５４】
本明細書で使用される「多焦点レンズ」は、２つ以上の焦点または屈折力を有するレンズを指し得る。そのようなレンズは、静的または動的であり得る。静的多焦点レンズの例としては、２焦点レンズ、３焦点レンズ、または累進付加レンズが挙げられる。動的多焦点レンズの例としては、電気活性レンズが挙げられ、それによって、使用される電極の種類、電極に印加される電圧、および液晶の薄層内で変更される屈折率に応じて、種々の屈折力がレンズに作成され得る。多焦点レンズはまた、静的および動的の組み合わせであり得る。例えば、電気活性素子は、静的球面レンズ、静的単焦点レンズ、および単なる一例として累進付加レンズ等の静的多焦点レンズとの光通信で使用され得る。
【００５５】
本明細書で使用される「近方視覚距離」は、単なる例として、ある人が本を読むとき、針に糸を通すとき、または薬瓶上の説明書を読むときに、その人が見る距離を指し得る。この距離は、通常、眼から約１２インチ（約０．３メートル）から約２０インチ（約０．５メートル）の間であると考えられるが、必ずしもそうではない。近方視覚距離はまた、近距離および近距離地点とも称され得る。
【００５６】
本明細書で使用される「眼科用レンズ」は、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、眼球内レンズ、角膜インレー、および角膜オンレーを含む、視力矯正に好適なレンズを指し得る。
【００５７】
本明細書で使用される「光通信」は、それによって、所与の屈折力の２つ以上の光学部品が、配向された光学部品を通過する光が、個々の素子の屈折力の合計に等しい組み合わせた屈折力となるような様式で配向される、状態を指し得る。
【００５８】
本明細書で使用される液晶分子の「プレチルト角」は、液晶層のその部分全体にわたっていかなる力（例えば、電場）も存在しない、または印加されていないときに、基材に隣接する液晶分子が、基材の面から逸脱する角度を指す。
【００５９】
本明細書で使用される「累進付加領域」または「累進付加ゾーン」は、領域の第１の部分で第１の屈折力を有し、領域の第２の部分で第２の屈折力を有し、それらの間に屈折力の連続した変化が存在するレンズを指し得る。例えば、レンズの領域は、その領域の一端部に遠方視覚距離の屈折力を有し得る。屈折力は、中間視覚距離の屈折力まで、次いで、領域の対向端部の近方視覚距離の屈折力まで、その領域全体にわたってプラスの度数で連続的に増加し得る。屈折力が近方視覚距離の屈折力に到達した後、屈折力は、この累進付加領域の屈折力が遠方視覚距離の屈折力に戻るように移行するような方法で減少し得る。累進付加領域は、レンズの表面にあり得るか、またはレンズ内に埋め込まれ得る。累進付加領域が表面にあり、かつ表面地形を備えているときに、それは、累進付加面として知られ得る。
【００６０】
本明細書で使用される「静的レンズ」または「静的光学部品」は、電気エネルギー、機械エネルギー、または力の印加によって変更できない屈折力を有するレンズを指し得る。静的レンズの例としては、球面レンズ、円筒レンズ、累進付加レンズ、２焦点レンズ、および３焦点レンズが挙げられる。静的レンズはまた、固定レンズとも称され得る。レンズは、静的である部分を備え得、この部分は、静的度数ゾーン、セグメント、または領域と称され得る。
【００６１】
本明細書で使用される「望ましくない非点収差」は、累進付加レンズ（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ａｄｄｉｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓ：ＰＡＬ）内で見られる任意の望ましくない収差、歪み、非点収差を指し得、これは、患者の所定の視力矯正の一部ではなく、むしろ、視覚ゾーン間の屈折力の滑らかな勾配のため、ＰＡＬの光学設計に固有である。レンズは、種々の屈折度数のレンズの異なる領域全体にわたって望ましくない非点収差を有し得るので、レンズの中の望ましくない非点収差は、概して、レンズに見られる最大の望ましくない非点収差を指す。望ましくない非点収差はまた、レンズ全体と対比して、レンズの特定部分内に位置する望ましくない非点収差も指し得る。そのような場合、レンズの特定部分内の望ましくない非点収差だけが考慮されていることを示すために、適切な言語が使用される。
【００６２】
本明細書で提供される実施形態は、光学デバイス、および光学デバイスを製造するための方法を含み得、該光学デバイスは、液晶（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ：ＬＣ）層が１つまたは複数の所望の光学特徴を提供し得るようにＬＣ層のＬＣ分子を方向付ける、液晶配向層（複数可）を備える。いくつかの実施形態において、配向層は、２μｍ未満である寸法を有する地形的特徴を有する、ナノ構造の配向層を備え得る。ＬＣ層の光学的性質は、ＬＣ層の各部分内のＬＣ分子の方位（すなわち、プレチルト角）に少なくとも部分的に基づき得る。ＬＣ層は、単一の光学特徴（着用者の処方に必要な、または静的光学構成要素もしくは構成要素によって提供される歪みを相殺もしくは低減するための、屈折力等）、種々の光学特徴（例えば、多焦点レンズのための、および／または光学デバイスの異なる視覚領域内に配置され得る複数の歪みを低減もしくは相殺するための、複数の光学付加力等）、および／または可変の光学的性質（累進屈折力を提供する等によるもの）を提供し得る。
【００６３】
従来、ＬＣ層を備えるデバイスのＬＣ配向は、ラビング布によるポリマー膜の一方向の機械的ラビングによって生じさせる。この方法は、その簡潔さ、耐久性、および低コストのため、広く使用されてきた。しかしながら、ラビング中の塵埃の発生および静電的表面電荷、ならびに機械的な表面欠陥は、デバイスの性能および寿命について不利益であり得る。さらに、細片の発生は、概して、クリーンルームの要件と合致せず、さらに、ポリイミド配向膜の高い処理温度は、数多くの可撓性基材への適用を制限し得る。ラビング法はまた、ミクロンサイズの（またはより小さい）ドメイン内で異なるＬＣ分子の方位を達成することも制限し得る。機械的ラビングの制限を克服するために、表面異方性を発生させるための他の方法が提案された。変形例の中でも、より見込みがあるものは、光配向プロセスであり、これは、方向性光反応（例えば、異性化、異方性架橋結合、または方向性光分解）を介して、光反応性表面に化学的異方性を発生させるために、偏光を利用する。異なる表面分子種間の異方性分子間相互作用は、ＬＣ分子を配向するのに十分であることを示した。光配向は、マルチドメインＬＣ方位のためのフォトマスクを介したマイクロパターニングの可能性、ならびに可撓性基材への実現可能性を提供する。しかしながら、大多数の光配向材料は、長期的な安定性の課題（例えば、光、熱、および／または化学的不安定性）を受ける。これは、そういった材料を、特に日常的な使用および材料がそのような条件に晒され得る用途についてあまり望ましくないものにし得る。
【００６４】
したがって、本明細書で提供されるいくつかの実施形態は、概して、ナノ構造の配向層（複数可）上に方向付けられるＬＣ材料を（すなわち、ＬＣ層の形態で）利用する、デバイスに関連し得る。いくつかの実施形態において、（種々のリソグラフィ法を含む任意の好適な方法を使用して生成され得る）配向層（複数可）のナノメートルサイズの表面特徴は、小さいドメイン（例えば、サブミクロンサイズのドメイン）にわたって広範囲のＬＣ方位を提供し得る。
【００６５】
当業者によって認識されるように、「ナノ構造の配向層」という用語の使用は、上で説明したように、２μｍ未満である寸法を有する構造的または地形的特徴を有する、配向層を指し得る。そのような特徴の一例は、図４で示され、下で説明される。
【００６６】
ナノ構造の配向層の使用は、ＬＣ層を使用したレンズの表面全体にわたってより複合の（かつ、潜在的な可変の）光学的性質を可能にするように、ＬＣ分子の方位の十分な制御を有する、といった利点を伴ういくつかの実施形態を提供し得る一方で、さらに、より弾性的であり、それによって、不具合（機械的ラビングまたは光配向と関連するもの等）を生じることが少ないデバイスも提供する。すなわち、例えば、ナノ構造の配向層は、いくつかの事例において、（光配向層とは対照的に）紫外線放射および熱等の環境条件による劣化の影響を受けることが少なくなり得る。さらに、２μｍ未満（いくつかの事例において、好ましくは、１００ｎｍ未満）の寸法を有し得る配向層の地形的特徴は、（機械的ラビングとは異なり）より大きい設計上の選択、ならびにデバイス全体にわたる光学特徴の作成および制御能力を提供し得る。
（電気活性の実施形態）
【００６７】
本明細書で提供されるいくつかの実施形態は、１つ以上のナノ構造の配向層上に方向付けられるＬＣ層を利用した、可変度数の光学素子（例えば、光学または眼科用レンズ）を有する、電気光学デバイスに関し得る。屈折力は、２つの透明電極間に電場を印加することによって電気的に変化し得、この電極は、配向層で被覆され得、また、例えば、ネマチックまたはコレステリックＬＣ層を含み得る。いくつかの実施形態に従って説明される、動的な光学的性質を有する例示的なレンズの概略図は、図１〜図３で示され、下で説明される。
【００６８】
図１（ａ）および（ｂ）を参照すると、いくつかの実施形態に従う、２つの例示的なレンズ１００および１１０が示されている。図１（ａ）において、レンズ１００は、レンズ１００の表面全体を実質的に覆う（またはその上を被覆する）ＬＣ層１０１（および／またはＬＣ層に動作可能に連結され得る配向層）を備えるように示されている。すなわち、例えば、ＬＣ層１０１の略中心（地点「Ｏ」と表記される）からＬＣ層１０１の縁部（地点「Ｐ」と表記される）までの、破線１０３によって与えられる距離は、レンズ１００の略半径に対応する。このようにして、ＬＣ層１０１は、レンズ１００の表面全体によって提供される屈折力に影響を及ぼす、光学的性質を有し得る。いくつかの実施形態において、配向層は、ＬＣ層１０１全体またはその複数部分にわたってＬＣ分子のプレチルト角を調整する、構造および性質を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣ層１０１によって提供される屈折力に基づいて、レンズ１００が異なる視覚領域において異なる光学的性質を有し得るように、配向層は、ＬＣ層１０１の異なる部分の中のＬＣ分子のプレチルト角に影響を及ぼし得る。
【００６９】
一般に、レンズ１００の表面の実質的に全てにわたってＬＣ層１０１および／または配向層（例えば、ナノ構造の配向層）を提供することで、いくつかの利点を提供し得る。例えば、この構成は、より効率的な製造プロセスを提供し得るが、その理由は、例えば、着用者の処方または用途に基づいてカスタムサイズの配向層を各レンズに適用する必要がなく、代わりに、各配向層が基材に均一に適用され、次いでその後に、必要に応じて、隣接するＬＣ層１０１の光学的性質に影響を及ぼす構造および性質を有するように変更され得るからである。加えて、レンズ１００の実質的に表面全体にわたって配向層およびＬＣ層１０１を適用することによって、実施形態は、レンズ１００の異なる領域の中の他の光学構成要素によって生じ得る歪み（望ましくない非点収差等）を矯正または低減することに、より適応性が高くなり得る。
【００７０】
図１（ｂ）は、ＬＣ層１０１（および／または配向層）がレンズ１１０の表面の一部分だけを覆う、例示的なレンズ１１０を示す。すなわち、例えば、ＬＣ層１０１の略中心（地点「Ｏ」と表記される）からＬＣ層１０１の縁部（地点「Ｐ」と表記される）までの、破線１０４によって与えられる距離は、レンズ１１０の略半径未満である。レンズ１１０の他の部分１０２は、ＬＣ層１０１と光通信し得ず、したがって、レンズ１１０のこの部分によって提供される屈折力は、ＬＣ層１０１によって影響を及ぼされ得ない。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、いくつかの事例において、複数の物理的に分離したＬＣ層１０１が、レンズ１１０の表面の異なる場所に位置付けられ得る。例えば、ＬＣ層は、他の光学構成要素によって生じる歪みまたは望ましくない非点収差を相殺または低減するような場所に配置され得る。
【００７１】
いくつかの実施形態において、ＬＣ層１０１は、例えば、累進付加力を提供する、レンズ１１０の領域に対応することができる。例えば、いくつかの実施形態において、配向層（例えば、ナノ構造の配向層）は、いかなる電場も印加されていない（例えば、「オフ」状態である）ときに、累進付加領域の付加力（または累進付加領域と関連する歪み）を低減または相殺するために、ＬＣ層１０１のプレチルト角に影響を及ぼすように構成され得るが、ＬＣ層１０１は、ＬＣ層１０１全体にわたって電場が印加されている（例えば、「オン」状態である）ときには、累進付加領域に付加的なプラスの屈折力を提供し得る。このようにして、実施形態は、累進付加領域によって生じる望ましくない非点収差を低減し得、および／または必要に応じて、レンズの領域に付加的な付加力を提供し得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、レンズ１１０の表面の実質的に全てを覆わないＬＣ層１０１（および／またはナノ構造の配向層等）を備えるデバイスは、任意の好適な目的に使用され得る。
【００７２】
図１（ａ）および１（ｂ）は、ＬＣ層１０１および対応する配向層を、実質的に対称な円形として図示しているが、実施形態は、そのように限定されない。すなわち、一般に、配向層およびＬＣ層１０１は、非対称の形状を含む、任意の好適な形状および任意の好適なサイズを有し得る。例えば、いくつかの実施形態において、配向層および／または液晶層は、累進付加領域に対応する形状を有し得る。しかしながら、他の形状が可能であり、着用者の個々の処方ならびに／またはレンズの形状およびスタイルを含む、レンズの用途に基づいて選択され得る。
【００７３】
図１（ａ）および１（ｂ）は、例示的な電気活性の実施形態に関して上で説明したが、本明細書で提供されるデバイスは、そのように限定されないことに留意されたい。すなわち、配向層ならびに／またはＬＣ層のサイズおよび配置に関して上で提供された説明は、下で説明するもの等の、反応性メソゲンを含み得る静的実施形態のいくつかに同様に適用され得る。
【００７４】
図２（ａ）および２（ｂ）は、例示的な電気活性の実施形態において、それぞれ、図１（ａ）および１（ｂ）で示される例示的なレンズの断面図を示す。図２（ａ）および２（ｂ）を参照すると、例示的なレンズ２００および２１０が示されている。これらの例示的なレンズのそれぞれは、第１の基材２０１と、配向層２０２（例えば、ナノ構造の配向層）と、配向層２０２に動作可能に連結される（すなわち、２つの層が、互いに隣接し得るか、または別様には、配向層がＬＣ層２０３の中の液晶分子の方位に影響を及ぼし得るように配置される）ＬＣ層２０３と、第２の基材２０４と、電源２０５とを備える。第１の基材２０１と第２の基材２０４との間に配置され得る、第１または第２の電極は、図示されていない。ＬＣ層２０３および配向層２０２は、第１および第２の電極の間に配置され得る。いくつかの実施形態において、配向層２０２は、第１または第２の電極の表面に配置され得る。第１および第２の電極は、任意の好適な材料を含み得、好ましくは、透明、半透明、または透光性である。例えば、いくつかの実施形態において、第１および第２の電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を含み得る。電気的接続部は、任意の好適な様式で、第１および第２の電極から電源２０５まで作製され得る。電極は、単一の連続した層を備えてもよく、または電極の１つが（もしくはどちらも）ピクセル化もしくは別様にはセグメント化され得る。第１の基材２０１および第２の基材２０４は、プラスチック、ガラス、または光学樹脂材料等の、任意の好適な材料を含み得る。
【００７５】
図２（ａ）は、配向層２０２およびＬＣ層２０３が、第１の基材２０１（およびそれに応じて、第２の基材２０４）の表面の実質的に全てを覆う、図１（ａ）に対応するレンズの実施形態を図示する。そのような実施形態において、第１および第２の電極はまた、ＬＣ層２０３全体にわたって電場が印加され得るように、第１の基材２０１および第２の基材２０４の実質的に表面全体も覆い得る。対照的に、図２（ｂ）は、配向層２０２およびＬＣ層２０３が、第１の基材２０１および第２の基材２０４の表面の一部分だけを覆う、図１（ｂ）に対応する実施形態を示す。同様に、第１および第２の電極はまた、配向層２０２およびＬＣ層２０３によって覆われる領域に対応する、レンズ２１０の領域も覆い得る。しかしながら、実施形態は、そのように限定されない。
【００７６】
図３は、例示的なレンズ３００の一部分の図示であり、具体的には、図３は、配向層３０１、および隣接するＬＣ層３０２の断面図を示す。図１（ａ）および（ｂ）で示される例示的な実施形態と同様に、配向層３０１およびＬＣ層３０２は、「Ｏ」と表記される地点に配置される略中心を有し、２つの層は、地点「Ｐ」と示される境界を有する。ＬＣ層３０２を備えるＬＣ分子３０３は、種々のプレチルト角（０から９０度の範囲）を有するように示されている。例えば、ＬＣ層３０２の中心の近くに配置されたＬＣ分子３０３は、実質的にいかなるプレチルト角も有しない（すなわち、０度である）ように示されている。ＬＣ層３０２の中心から遠ざかると、ＬＣ分子がＬＣ層の縁部の近く（例えば、地点Ｐの近く）でほぼ垂直に（すなわち、約９０度のプレチルト角を有して）方向付けられるまで、ＬＣ層３０２のＬＣ分子３０３のプレチルト角が増加し始める。ナノ構造の配向層の使用は、いくつかの実施形態において、例えば地形的特徴の形状、サイズ、および／または間隔の制御に基づいて、当該の連続した様式でＬＣ分子３０３を方向付けることができる、光学デバイスを提供し得る。このようにして、実施形態は、例えば、ＬＣ層３０２がその中心でより大きいプラスの屈折力を提供し得、次いで、ＬＣ層３０２の中心からの距離が増加するにつれて屈折力が減少し得るように連続的に変動する、ＬＣ層３０２の屈折力プロファイルを提供し得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、ＬＣ層３０２のＬＣ分子３０３は、光学デバイス３００の所望の光学効果を生じさせるために、任意の所望のプレチルト角を有するように、配向層３０１によって方向付けられ得る。
【００７７】
上で述ベたように、ＬＣ層３０２のＬＣ分子３０３のプレチルト角は、少なくとも部分的には、配向層３０１の構造および特性によって決定され得る。したがって、配向層３０１の性質および特徴は、図３で示されるようにＬＣ分子３０３のプレチルト角を連続的に変動させるため等の、ＬＣ層３０２の所望の光学性能を生じさせるために変動され得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、配向層３０１は、ＬＣ層３０２の任意の一部分または複数部分全体にわたって所望の光学効果を提供するように、ＬＣ層３０２のＬＣ分子３０３を方向付ける、任意の性質を有し得る。これは、例えば、ＬＣ分子のプレチルト角を不連続的または連続的に変動させることを含み得、これは、レンズ全体にわたって複数の屈折力を提供すること、望ましくない非点収差等を低減または相殺すること等によって、レンズ全体にわたって（またはその複数部分に）屈折力に影響を及ぼし得る。
（ナノ構造の配向層）
【００７８】
いくつかの実施形態では、ナノ構造の配向層と、該ナノ構造の配向層に隣接する液晶層とを備える、レンズが提供され得る。いくつかの実施形態において、ナノ構造の配向層は、約０°から約９０°の間の任意の範囲にわたって、液晶層の一部分の液晶分子のプレチルト角の連続的または不連続的な変化を提供し得る。この文脈で使用される「連続的な変化」は、ＬＣ分子のプレチルト角が１ｍｍの距離にわたって（しかし、その同じ１ｍｍの距離内で）少なくとも１０度変動するときに、ＬＣ分子が１０μｍの距離にわたって５度を超えて変動しないことを指す。
【００７９】
上で述べたように、本明細書で提供される実施形態は、光学デバイスのＬＣ層を備えるＬＣ分子のプレチルト角を方向付けるために使用され得る構造および性質を（ＬＣ層の性質とともに）有する、配向層を備え得る。いくつかの実施形態において、本明細書で提供される配向層は、（光学レンズ動作の無電場状態におけるＬＣ方位を提供し得る）ナノメートルサイズの地形的特徴を伴う層を備え得る。チルト角のない面内（平面）のＬＣ分子方位から、種々の所定のチルト角のＬＣ分子方位を介して、完全に垂直な（ホメオトロピック）ＬＣ分子方位に及ぶ、特定のＬＣ分子方位を提供するために、広範囲の表面地形（例えば、ナノメートルサイズの異方性表面特徴）が使用され得る。覆っているＬＣ分子を方向付けるためにいくつかの実施形態で使用され得る配向層の表面特徴のいくつかの実施例が提示されるが、それらに限定されず、そのような例示的な構成が図４（ａ）〜（ｈ）で与えられ、下でさらに詳細に説明される。
【００８０】
図４（ａ）〜（ｈ）を特定的に参照すると、例示的なナノ構造の配向層の８つの部分が示されている。図４（ａ）〜（ｈ）で開示される配向層の地形的構造および特徴は、単なる例示目的で提供され、包括または限定することを意味しないことを理解されたい。一般に、配向層は、任意の好適なサイズ、形状、性質といった特徴を有し得、および／またはＬＣ層の特定の部分のＬＣ分子の所望のプレチルト角を達成するように、互いに対して任意の距離で配置され得る。
【００８１】
図４（ａ）〜（ｈ）の例示的な実施形態で示されるように、ナノ構造の配向層の各部分は、基材４０２（例えば、電極またはレンズ構成要素）上に配置される、複数の地形的特徴４０１を備える。特徴４０１のそれぞれは、ｄ１に相当する幅と、ｄ３に相当する高さとを有するように示されている。さらに、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｆ）で示される例示的な実施形態において、各特徴は、約ｄ２の距離だけ分離されているように示されているのに対して、図４（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、および（ｈ）では、特徴が実質的に物理的に接続されているように示され、特徴のそれぞれの略幾何学的中心間の距離は、ｄ２で表記されている。一般に、ナノ構造の配向層またはその複数部分の地形的特徴は、２μｍ未満であるこれらの寸法の少なくとも１つを有し得る。加えて、いくつかの実施形態において、地形的特徴は制御され得、よって、２μｍ未満である寸法を有し得る特徴は、意図され得るまたは予測可能であり得る所定の事項で設計または配列される、寸法を有し得る。すなわち、例えば、各特徴の位置、形状、およびサイズは、パターンの各個々の構成要素について予め決定され得る。これは、ラビング（スクラッチング）等の従来の配向層の製作法によって生じる構造とは対照的であり得、典型的に１ミクロンを超える寸法で、ランダムな構造およびパターンを生成する。
【００８２】
図４（ａ）〜（ｈ）の特徴は、それぞれが均一で繰り返しているように示されているが、実施形態はそのように限定されないことに留意されたい。実際に、いくつかの実施形態において、サイズ（例えば、寸法ｄ１および／またはｄ３）および特徴間の相対距離（例えば、ｄ２）は、配向層に動作可能に連結されるＬＣ層のＬＣ分子の方位を変動させるように変動され得る。すなわち、例えば、配向層（またはその一部分）の各地形的特徴は、同じ特徴、すなわち、幅ｄ１または高さｄ３を有する必要はなく、ある範囲の高さを有し得る（最大で２μｍ等であるが、好ましくは、１０ｎｍから２００ｎｍの間であり、これは、発明者らが見つけた範囲であり、ＬＣ分子の十分な制御を提供する一方で、リソグラフィ等の既知の技法を使用して製作され得る寸法を含む）。同様に、地形的特徴間の距離ｄ２も、変動され得る。これらの特徴のそれぞれの変動は、対応するＬＣ層のＬＣ分子のプレチルト角を増加または減少させ得る。配向層の複数部分の様々な地形的特徴の実施例は、図５（ａ）〜（ｃ）で示され、下でさらに詳細に説明される。
【００８３】
特に、本明細書で説明される可変度数光学レンズのいくつかの実施形態では、溝の傾斜が段階的に変動し、したがって、覆っている方向付けられたＬＣ分子のプレチルト角の、例えば０°から９０°までの、連続的な変化を提供する表面特徴を伴う、配向層を利用し得る。例えば、光学レンズの中心部での表面特徴は、０°のプレチルト角を提供し得る一方で、レンズの周辺部において、その地形は、ＬＣ分子が配向面に垂直に方向付けられる程度になり得る。ＬＣ方位の変化により、屈折率は、レンズ中心部での平面方位の値（すなわち、使用されるＬＣ材料の平均屈折率、ｎａｖｇ＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２であり、式中、ｎｅは、異常屈折率であり、ｎｏは、常屈折率である）から、レンズ周辺部での垂直ＬＣ配向によって示される屈折率（すなわち、常屈折率、ｎｏ）まで、段階的に変動し得る。
【００８４】
異なるＬＣ方位を誘発する単一の配向層上の様々な地形的特徴の実施例は、図５（ａ）〜（ｃ）で与えられる。図５（ａ）を参照すると、平面ＬＣ層に溝５０１〜５０５の形態で複数の地形的特徴を備える、配向層５００の実施形態が示されている。溝５０１〜５０５のそれぞれは、ＬＣ層の隣接部分のＬＣ分子５０９の方位（すなわち、プレチルト角）に影響を及ぼす。図５（ａ）において左側から右側に移動すると、この例示的な実施形態における溝は、段階的に急勾配になり始め、互いにより接近して配置され、ＬＣ分子５０９のプレチルト角を増加させる。例えば、溝５０１は、溝５０４または溝５０５よりも長く（それによって、あまり急勾配ではない）、したがって、溝５０１に隣接するＬＣ分子５０９は、溝５０４および５０５に隣接するＬＣ分子５０９よりも小さいプレチルト角を有する。このようにして、ＬＣ分子５０９のプレチルト角、およびそれによって、ＬＣ層の光学的性質が変動され得る。溝の数、ならびに溝の深さおよび長さの違いに応じて、これは、ＬＣ分子５０９のプレチルト角の連続的な変化を引き起こし得る（例えば、１０μｍの距離にわたる、５度未満のチルト角の変化）。
【００８５】
図５（ｂ）および５（ｃ）は、扇形に開いたＬＣ層においてＬＣ分子５０９の種々のプレチルト角を生じさせる、配向層５１０および５２０のさらなる例示的な実施形態を示す。すなわち、例えば、図５（ｂ）において、配向層５１０は、それぞれが複数の地形的特徴を有する、複数の領域５１１〜５１４を備える。地形的特徴は、例えば、領域５１１の中のＬＣ分子が、領域５１２、５１３、または５１４の中のＬＣ分子とは異なる方位を有するように変動する。したがって、ＬＣ層の異なる領域は、ナノ構造の配向層５１０の様々な地形的特徴に少なくとも部分的に基づき得る、異なる光学的性質をそれぞれが有し得る。同様に、図５（ｃ）において、ナノ構造の配向層５２０は、それぞれが複数の地形的特徴を有する、複数の領域５２１〜５２４を備える。地形的特徴は、例えば、領域５２１の中のＬＣ分子が領域５２２、５２３、または５２４の中のＬＣ分子とは異なる方位を有するように変動する。この実施例で図示されるように、地形的特徴が互いにより接近して配置された領域５２１および５２３は、より大きい距離で分離された、および／またはより低い高さを有する特徴を有する領域５２２および５２４よりも大きいプレチルト角を伴う、ＬＣ分子５０９を生じさせ得る。したがって、ＬＣ層の異なる領域は、ナノ構造の配向層５２０の様々な地形的特徴に少なくとも部分的に基づき得る、異なる光学的性質をそれぞれが有し得る。
【００８６】
上で説明されたもの等の、ナノ構造の配向の実施形態は、任意の既知の好適な方法を使用して任意の好適な様式で製作され得る。例えば、いくつかの実施形態において、配向層材料は、レンズ基材（例えば、レンズブランクまたは電極）上へ蒸着され得、そして、所望のまたは所定の地形的特徴が、別のステップで画定され得る。例えば、特徴は、リソグラフィ（例えば、ナノインプリントリソグラフィ、電子ビームリソグラフ、陽子ビーム書き込み等）、または一般に当業者に知られている任意の他の好適なプロセスを使用して、材料の基層から画定され得る。これに関して、発明者らは、ナノ構造の配向層の各部分を製作するために、ガリウムイオンを使用した集束イオンビーム（ＦＩＢ）技法を使用して実験した。ＦＩＢ法（Ｇａ＋２イオンおよびＩＴＯ被覆面の衝撃を使用する）で作製された複数のナノ溝を備える、実験的な配向層の画像は、図１５（ａ）で示され、焦点図が図１５（ｂ）で示される。いくつかの実施形態において、配向層は、地形的特徴がシャドーマスクまたは他の類似のプロセスを通した蒸着による等の蒸着プロセスで画定されるような方法で、蒸着され得る。配向層はまた、単なる例として、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタン、またはエポキシ材料を含む、任意の好適な材料も含み得る。
【００８７】
一般に、（ａ）ＬＣ層材料の性質（例えば、誘電体異方性、閾値電圧等）、（ｂ）配向層材料の性質（例えば、極性および方位角アンカリング強度）、および（ｃ）配向層の地形的特徴、のうちのいずれか１つ、またはいくつかの組み合わせを変動させることによって、実施形態は、電場が印加されているかどうかに関わらず、広範囲のＬＣ分子の応答を提供し得る。例えば、本明細書で提供される特徴のいくつかに従って設計された光学素子は、集束または発散光学レンズとして機能し得る。例えば、いくつかの実施形態において、レンズの「オフ」状態における屈折力は、ｔ（ｎｅ−ｎｏ）／Ｒ２によって与えられ得、式中、ｔは、ＬＣ層の厚さであり、Ｒは、レンズの半径である一方で、同じレンズの屈折力は、「オン」状態においてゼロであり得る（例えば、電場が印加されると、ＬＣ分子の実質的に全てが、電場によって整列し得、したがって、もはやＬＣ層全体にわたるいかなる変動もあり得ない）。
【００８８】
国際特許出願第ＷＯ２０１０／０７６４７１Ａ１号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）を参照すると、そこでは、異なるＬＣ方位を伴う閉じたセルが壁によって物理的に分離されるネマチックまたはコレステリックＬＣを使用した、可変度数光学素子が説明されている。素子の「オン」状態において、単一の一軸ラビングされた配向膜上に異なるＬＣ方位を提供するために、バイアス電極は、円形かつ同心円でなければならず、かつ互いから絶縁される。すなわち、「オン」状態では、可変の光学的性質を提供するために、ＬＣ層の異なる複数部分全体にわたって異なる電場が印加される。第ＷＯ２０１０／０７６４７１Ａ１号はまた、２つの連続電極を使用した可変屈折力素子も記載しているが、これは、複数の混合物に配置される２つの異なるＬＣ材料が必要である（すなわち、デバイスは、デバイスの異なる領域に異なる量で配置される２つの異なるＬＣ材料を利用する）。
【００８９】
本明細書で提供されるいくつかの実施形態は、例えば局所的に別個の地形を伴う配向層（例えば、図３を参照されたい）を利用することによって、レンズの複数部分を分離する、および／または仕切り壁を使用するといった必要性を解決し得る。一般に、異なるＬＣ方位のセル間の仕切り壁は、第ＷＯ２０１０／０７６４７１Ａ１号で提案されているように、光散乱および他の望ましくない効果を引き起こし得る。さらに、いくつかの実施形態は、例えば、レンズ表面上での異なるＬＣ方位を決定し得る別個の地形を有する配向層を利用し得るので、本明細書で提供されるいくつかの実施形態は、同心円形のバイアス電極を必要とし得ない。このようにして、本明細書で提供されるいくつかの実施形態は、連続電極および／または単一のＬＣ材料を使用し得、ＬＣ層によって提供される屈折力に基づいて、レンズ全体にわたる可変の光学的性質を達成し得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、概して、任意の電極構成および／または任意のＬＣ材料（複数可）を使用し得る。
【００９０】
ナノ構造の地形を備え得る光学デバイスの実施形態は、いくつかの利点を提供し得る。例えば、いくつかの実施形態は、単一のＬＣ材料を利用する、および／またはＬＣ層の異なる部分の間に仕切り壁を利用することを必要としない、可変の光学的性質を有するＬＣ層を提供し得る。これは、デバイスの光散乱を低減し得、ならびに／または複数のＬＣ材料を蒸着すること、もしくはそのような仕切られた領域を作成することに関連する製造コスト、材料、および複雑さを低減し得る。いくつかの実施形態において、ナノ構造の配向層の使用は、同心円電極の使用、および／またはＬＣ層の異なる部分全体にわたる異なる電圧の印加を必要とすることなく、可変の光学的性質を有するレンズ（またはレンズの一部分）を提供し得る。これは、電極のパターニングおよび蒸着と関連するコストを低減し得、ならびに、デバイスの任意の制御ハードウェアおよびソフトウェアの複雑さを低減し得る。連続電極を利用することはさらに、電気的に絶縁された電極間で現れ得る任意の短絡と関連し得る、デバイスの不具合率を低減し得る。実施形態は、そのようなデバイスの構成要素および構成の必要性を低減し得るが、いくつかの実施形態において、ナノ構造の配向層を備えるレンズは、上で述べた１つ以上の特徴を含み得ることに留意されたい。
【００９１】
いくつかの実施形態において、制御されたナノ構造地形を備える配向層は、隣接するＬＣ分子の広範囲のプレチルト角を提供し得、それによって、レンズのある領域にわたって広範囲の屈折率の空間分布を提供し得る。このようにして、ナノ構造の配向層の使用は、広範囲の屈折力、例えば約＋０．２５から約＋４．０視度のいずれか、を提供し得る。いくつかの実施形態において、ＬＣ材料は、（例えば、図１（ａ）で示されるように）レンズ領域全体上に配置され得、または（例えば、図１（ｂ）で示されるように）レンズの小部分または一部分の中に配置され得る。
（静的光学素子の実施形態）
【００９２】
いくつかの実施形態において、本明細書で提供されるデバイスは、カスタマイズした屈折率プロファイル（例えば、屈折勾配）を伴う被覆（例えば、ＬＣ分子を含む）を備える、静的光学素子を備え得る。そのような光学素子は、所与の着用者の処方に従ってカスタマイズされ得る眼科用レンズ等の（例えば、累進レンズのような）、任意の好適な目的で使用することができる。制御可能な空間屈折率分布を有し得る被覆（すなわち、ＬＣ層）は、反応性メソゲンから成り得、これは、例えばそれらの化学的性質、被覆法、および処理条件に応じて、ｘ、ｙ、およびｚ方向に種々の屈折率分布を提供し得る。いくつかの実施形態において、カスタマイズした屈折勾配を伴う被覆（すなわち、ＬＣ層）は、着用者の処方に従って、屈折力、非点収差、および／または累進距離（累進レンズの場合）をさらに矯正するために、レンズ基材の前面または後面に（例えば、半完成ブランクまたは完成ブランクに）適用され得る。換言すれば、いくつかの実施形態において、屈折力および非点収差は、ある程度、レンズの前面および後面によって決定され得るが、各着用者に固有の光学的性質の最終的な微調整は、被覆（すなわち、ＬＣ層）によって提供され得る。これは、一般的な光学処方を大量に製造することを可能にし得、着用者の処方に対するカスタマイズ化は、レンズの表面に適用される薄い被覆の光学的性質を調整することによって完成される。いくつかの実施形態において、他の眼疾患（例えば、屈折異常その他）の矯正は、提案された被覆によって可能である。
【００９３】
いくつかの実施形態において、ＬＣ層は、重合性モノマー、好ましくは光または紫外線重合性モノマーから形成される、ポリマーネットワークを含み得る。好適なモノマーとしては、概して、利用される液晶材料の存在下で重合可能な任意のモノマー、および概して、開始剤、すなわち光または紫外線硬化型モノマーの場合の光重合開始剤が挙げられる。紫外線反応は、ポリマー鎖間で架橋することも可能である重合反応を含み得る。上で述べたように、好適な重合性モノマーの例としては、例えばアクリレート基が挙げられるがこれに限定されない、重合性官能基を有する、反応性メソゲンが挙げられるが、これに限定されない。
【００９４】
図６（ａ）および（ｂ）を参照すると、２つの例示的なレンズ６００および６１０の断面図が提供されている。各レンズは、レンズ基材６０１と、可変屈折率メソゲン被覆６０２（本明細書では、概してＬＣ層とも称される）とを備える。図６（ａ）は、ＬＣ層６０２がレンズ６００の前面に配置された、例示的なレンズ６００を示す。いくつかの実施形態では、ＬＣ層６０２を損傷から保護するために、レンズ６００の前面に付加的な耐スクラッチ層も追加され得る。図６（ｂ）は、ＬＣ層６０２が第１の基材６０１と第２の基材６０３との間に配置されるように、ＬＣ層６０２の反対側に配置される付加的な基材６０３を備える、例示的なレンズ６１０を示す。付加的な基材６０３は、ＬＣ層６０２を外力から保護し得る。
【００９５】
いくつかの実施形態において、図６（ａ）および（ｂ）では示されていないが、配向層（例えば、上で説明したナノ構造の配向層等）は、ＬＣ層６０２（すなわち、屈折率メソゲン被覆）に動作可能に連結され、よって、ナノ構造の配向層の性質がＬＣ分子のプレチルト角を決定し得るように配置され得る。このようにして、レンズ６００または６１０は、配向層の地形的構造および他の性質に少なくとも部分的に基づいて、可変の光学的性質を有し得る。ＬＣ層のＲＭ（すなわち、屈折率メソゲン被覆）は、次いで、プレチルト角を維持するために、例えば紫外線光を使用して重合され得る。
【００９６】
このようにして、静的光学レンズおよびその構成要素は、レンズまたはその複数部分に光学的性質（１つまたは複数）を提供するように方向付けられる、その液晶分子のプレチルト角を有し得る、活性材料を含み得る。上で述ベたように、ＬＣ層（すなわち、可変屈折率被覆）を備え得るそのような材料としては、一例として、反応性メソゲン（ＲＭ）が挙げられる。これらの材料は、概して、低分子量を有し、感光性または感熱性液晶材料であり、また、適切な配向およびそれに続く紫外線照射および／または加熱の後に、異方性液晶ポリマーネットワークを形成することができる。メソゲンがポリマーネットワーク内で空間的に分布される方法に応じて、概して、広範囲の固体化された異方性被覆を調製することができる。
【００９７】
いくつかの可能な（すなわち、例示的な）メソゲン分布の概略図は、図７（ａ）〜（ｃ）で与えられる。図７（ａ）は、平面方向（すなわち、基材に実質的に平行）に配向されたメソゲン７０１を示し、これは、０°のプレチルト角に対応し得る。図７（ｂ）は、垂直方向（すなわち、基材に対して実質的に垂直）に配向されたメソゲン７０２を示し、これは、９０°のプレチルト角に対応し得る。図７（ｃ）は、扇形に開いた方向に（すなわち、種々のプレチルト角を有して）配向された、メソゲン７０３を示す。ＬＣ層のメソゲンが、変更されたプレチルト角を有し得る１つの方法は、上で説明される実施形態等の、ナノ構造の配向層の使用によるものである。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、配向層の使用の代わりに、またはそれに加えて、プレチルト角を方向付けるために使用され得る、種々の方法およびプロセスがあり得る。
【００９８】
ＲＭの被覆を含むＬＣ層の紫外線照射または熱処理によって形成される固体ＬＣポリマーネットワークの概略図は、図８で与えられる。すなわち、図８で示されるように、左側は、予め定義された方位を伴わないメソゲン８０３の均質混合物８０１である。しかしながら、例えば、矢印８１０によって示されるように、紫外線光および／または熱の印加を伴う、秩序化されたポリマーネットワーク８０２は、それぞれが実質的に同じである傾斜または方位を有する、メソゲン８０３を形成し得る。ＬＣ層の異なる部分は、上で説明したように、光学デバイスが異なる領域で異なる屈折力を有し得るように、異なるように方向付けられたポリマーネットワークを有し得る。
【００９９】
一般に、異なるメソゲン分布、したがって異なる屈折率プロファイルは、任意の好適な方法を使用して達成することができる。いくつかの例示的な処理手順を、下に提供する。しかしながら、実施形態は、本明細書で開示される実施例に限定されない。
【０１００】
いくつかの実施形態において、メソゲンは、上で開示された例示的なナノ構造の配向層（すなわち、可変の地形的特徴を有し得る配向層）上に方向付けられ得る。各表面地形特徴は、特定のメソゲン方位を与え得、これは、大面積被覆にわたって種々の局所的な屈折率プロファイルをもたらし得る。例えば約３６５ｎｍのピーク波長を有する無偏光紫外線光による、以降の紫外線照射によって、広範囲の局所屈折率分布を「凝固させる」ことができ、種々の局所化された異方性質を伴う固体被覆をもたらす（例えば、そのような配向層によって提供され得る方位の実施例について、図５（ａ）〜（ｃ）を参照されたい）。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、メソゲンは、従来のラビングされた層または光配向された層上に方向付けられ得、次いで、局所加熱の有無に関わらず、集束無偏光紫外線光ビームによって（例えば、約３６５ｎｍのピーク波長を有する紫外線レーザを使用して）処理される。走査紫外線光ビームは、メソゲンの被覆上を異なる速度で移動し得（または、ビームは、定速走査中に可変強度を有し得）、メソゲン被覆の異なる紫外線露光用量をもたらし、したがって、異なる局所化された屈折率プロファイルをもたらす。局所加熱は、例えば焦束ＩＲレーザによって提供され得る。可変強度の実施例は、図９で示される。すなわち、図９では、メソゲン９１０の複数の群９０１〜９０５が、紫外線ビーム９１１への露光に基づいて、異なる方位を有するように示されている。群９０１は、（最高強度レベル、または最大時間量に関わらず）最大露光を有するように例示され、それによって、メソゲン９１０は、基材に実質的に平行に方向付けられているように図示されている。その反対に、メソゲン９１０の群９０５は、紫外線ビーム９１１への最小露光を有するように示され、それによって、メソゲン９１０は、基材に実質的に垂直である方位を有するように図示されている。群９０２、９０３、および９０４におけるメソゲン９１０は、それぞれが、２つの極端な群９０１と９０５との間の方位を有するように示され、これはさらに、メソゲン９１０の方位の変動性（およびそれによる、ＬＣ層全体にわたって適用され得る様々な屈折力）を示している。例えば、図９で示される例示的なＬＣ層は、（例えば、累進付加領域を提供すること等によって）レンズのこの部分上での屈折力の連続的な変化を提供し得る。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、メソゲンは、従来の配向層または上で説明した（例えば、様々なナノサイズ地形を有する）例示的なナノ構造の配向層上に方向付けられ得る。メソゲン方位は、例えば集束ＩＲレーザビームによって提供され得る、局所加熱によって固体化され得る。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、液晶光開始剤を含有するメソゲン材料は、上で説明した例示的なナノ構造の配向層、従来の配向層、または光配向層上に方向付けられ、次いで、集束直線偏光紫外線ビームに露光され得る。ＬＣ光重合開始剤分子は、入射偏光紫外線光に対して２色性感応である。これは、より多くのラジカルが、ＬＣ光開始剤分子の長分子軸が入射紫外線光の偏光軸に平行である場所で発生され得ることを意味する。したがって、光反応（重合）は、これらの場所でより高速であり得る。結果的に、より多くの反応性ラジカルがこれらの場所に集められるようになり得る一方で、これらの場所から拡散する反応性ラジカル（構成要素）がより少なくなり、異なる構成要素の局所化された濃度変動をもたらし、それによって、異なる局所化された屈折率プロファイルをもたらす。
【０１０４】
単一基材のナノ構造の配向層によって生成されるＲＭ材料（例えば、扇形に開いたＲＭ、ネマチックＲＭ）の複数の異なる方位の概略図も、図５（ａ）〜（ｃ）で示される実施形態に対応し得る。これは、電気活性の実施形態に関して上で説明したが、ナノ構造の配向層の使用は、ＬＣ分子を方向付けるために反応性メソゲンを含むいくつかの実施形態において利用され得る。
【０１０５】
一般に、いくつかの実施形態において使用され得るＲＭ材料の顕著な固有の異方性質（例えば、光学複屈折）のため、非常に薄いＲＭ被覆内（例えば、厚さ５０〜１００ｎｍの被覆内）での、大きい光学異方性が可能であり得る。そのような被覆で被覆されたレンズを通過する光ビームは、被覆の空間屈折率プロファイルに応じて、大幅に変更され得る。複合算術計算は、可変屈折率被覆を伴う光学素子を通過して現れる光を予測することができる。例えば、δｎ／δｘｙ、δｎ／δｘ２、およびδｎ／δｙ２等の、平均屈折率の２階微分は、着用者の処方に応じて、レンズ表面上で特定の値を有するはずである。例えば、例示的なＲＭ被覆を使用するいくつかの実施形態において、混合２階微分δｎ／δｘｙ（すなわち、水平および垂直空間座標に関する微分）は、着用者の処方に従って、着用者の顔面上の所与の地点（すなわち、着用者の眼の複数部分の前）で最大値および最小値に到達するように調整され得る一方で、レンズ表面全体にわたって中間的な値が連続的に変化し得る。このように、そのような例示的な被覆レンズの着用者は、屈折率の滑らかな累進変動（すなわち、屈折率の突然の／急激な変化を除去するために屈折被覆が使用され得る）のため、眼を速く移動させることによる近方および遠方の物体の走査中に、着用者が視力の混乱を感じ得ない。
【０１０６】
当業者によって認識されるように、ｘ、ｙ、およびｚ方向における屈折率の最大変動は、典型的に、使用される材料に大きく依存する。本明細書のいくつかの実施形態において、材料は、反応性メソゲン（ＲＭ）を含み、この材料は、適切に方向付けられた場合に、屈折率ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚにおける大きい所定の変動を呈することができる。適切な以降の処理（熱の有無に関わらない紫外線照射）と併せた、適切なＲＭ配向は、所定の空間座標に関して屈折率の滑らかな変動を提供し得る。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、所望の屈折率の空間分布を得るために、２つ以上の異なるＲＭ被覆が適用され得る。各ＲＭ被覆に対する配向層の適用を回避するために、下側のＲＭ被覆のナノ構造面は、次のＲＭ被覆のための配向層としての役割を果たし得る。これは、図１０で概略的に示される。
【０１０８】
すなわち、図１０で示されるように、いくつかの実施形態において、光学デバイス１０００は、複数のＬＣ層（例えば、複数のＲＭ被覆等）を備え得る。例示的なデバイス１０００は、基材１００１と、第１の配向層１００２（例えば、ナノ構造の配向層）と、第１のＬＣ層１００３と、第２のＬＣ層１００４とを備える。示されるように、第１のＬＣ層１００３は、配向層１００２の地形的特徴に少なくとも部分的に基づいて決定され得る、基材１００１に実質的に平行に方向付けられるプレチルト角を有する、複数のＬＣ分子１０１０を備える。第１のＬＣ層１００３はまた、第２のＬＣ層１００４に隣接して配置されているように示される、上面１０１１も備える。この上面１０１１はまた、いくつかの実施形態において、第２のＬＣ層１００４内に配置されるＬＣ分子１０１２のプレチルト角方位を決定し得る、ナノ構造の地形的特徴も備える。したがって、示されるように、第２のＬＣ層１００４のＬＣ分子１０１２は、同じく基材１００１に平行であるが、第１のＬＣ層１００３のＬＣ分子１０１０のプレチルト角の方向に垂直である、プレチルト角方位を有する。本明細書で提供される開示に基づいて当業者によって理解されるように、配向層１００２および第１のＬＣ層の上面１０１１は、ＬＣ分子１０１０および１０１２をそれぞれ任意の配列または配列の組み合わせで方向付けて、光学デバイス１０００またはその一部分の屈折力プロファイルを達成するように、（その表面に配置される地形的特徴等の）任意の特徴および性質を有し得る。
【０１０９】
図１０で示されるように隣接するＬＣ層のプレチルト角を方向付けるために、ＬＣ層の隣接面を使用することが、製作コストを低減し、かつ光学デバイスの層の数を低減し得るが、実施形態はそのように限定されない。例えば、図１４で示されるように、いくつかの実施形態は、配向層が液晶分子のプレチルト角に影響を及ぼし得るように、ＬＣ層（１つまたは複数）に動作可能に連結され得る、複数の配向層を備え得る。具体的には、図１４は、第１の配向層１４０１と、第２の配向層１４０３と、それらの間に配置されるＬＣ層１４０２とを備える、例示的なデバイスの断面図を示す。配向層１４０１および１４０３は、（例えば、配向層の地形的特徴、液晶層材料の極性、液晶分子のサイズ、配向層材料の性質、その表面エネルギー、および／または液晶層の厚さ等に基づく）複合効果が、ＬＣ分子の所望の配向をもたらし得るように構成され得る。一般に、光学デバイスの実施形態は、所望の光学的性質（１つまたは複数）を達成するために、任意の数の配向層および／または任意の数のＬＣ層を提供し得る。例えば、異なるプレチルト角方位を伴うＬＣ分子を有する複数のＬＣ層が、各ＬＣ層の光学的性質をその場所で組み合わせて、レンズのその部分の総屈折力を提供し得るように、レンズの複数部分の上に光通信して配置され得る。層はまた、単なる例として、２つの対向する配向層の間に配置される２つの隣接するＬＣ層を備えるデバイス等の、任意の好適な様式および任意の組み合わせでも配列され得る。
【０１１０】
米国特許第７，８３７，３２４Ｂ２号は、いわゆる「活性」材料を利用することによって、可変屈折率層を備える眼科用レンズを記載しており、異なる屈折率の２つの異なる相に重合することができる。提案された「活性」材料の処理は、幾分複雑であり、少なくとも２つの前駆体を伴い、光重合および比較的長い熱重合、またはそれらの組み合わせを介して、最終的な被覆の際に２つの相をもたらす。「活性」材料（ＬＣ材料として開示されない）の固有異方性が存在しないため、提案された被覆（すなわち、０．１〜１．０ｍｍ程度）は、通常、本明細書で開示されるいくつかの実施形態のために提案された被覆（いくつかの事例において、約５０〜１００ｎｍ程度であり得る）よりも厚い。
【０１１１】
一般に、可変屈折率被覆（すなわち、ＬＣ層）は、単なる例として、浸漬被覆、スピン被覆、または他の技法を含む、当技術分野で知られている任意の好適な方法を使用して、適用することができる。着用者の処方が分かって、レンズを着用者にカスタマイズすることができれば、屈折率被覆を、レンズ製造業者と販売センターとの間に位置する研究所で、または眼科センターでも適用することができる。
（例示的な屈折力プロファイル）
【０１１２】
提案されたＬＣ層（例えば、反応性液晶被覆もしくは「ＲＭ被覆」、または上で説明したような電気活性の実施形態で使用され得るもの）を備えるレンズのいくつかの実施例は、これらに限定されないが、図１１（ａ）〜（ｄ）および図１２（ａ）および（ｂ）で与えられる。図１１（ａ）〜（ｃ）は、屈折／度数の勾配を伴う３種類のレンズを示す。
【０１１３】
図１１（ａ）を参照すると、レンズの屈折勾配が平面から３．２５まで（または概して、平面から３まで、もしくは平面から２．５まで等の、任意の他の値）変化するＬＣ層を備える、レンズが提供されている。すなわち、例えば、いくつかの実施形態において、ＬＣ層は、領域１１０１では実質的にいかなる屈折力も提供せず、領域１１０２では３．２５のプラスの屈折力を提供し得る、屈折力プロファイルを備え得る。上で説明したように、これは、領域１１０１の中のＬＣ層のＬＣ分子が、（例えば、配向層の特性に基づいて）基材に実質的に垂直であるプレチルト角を有し得、領域１１０２の中のＬＣ分子が、基材に実質的に平行であるプレチルト角を有し得る、実施形態に対応することができる。しかしながら、特定のプレチルト角は、ＬＣ材料の特定の性質、レンズ領域の所望の光学的性質、配向層（複数可）の光学的性質、およびレンズの任意の他の構成要素に依存し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣ層がレンズ表面全体を覆うのではなく、ＬＣ層は、例えば、領域１１０２だけを覆い得る。
【０１１４】
図１１（ｂ）を参照すると、遠方視力に必要とされる屈折力を最大付加力に提供する屈折力プロファイルを有するＬＣ層を有する、レンズが示されている。すなわち、領域１１１１の例示的なＬＣ層（１つまたは複数）は、着用者が遠方の物体を見るために必要な屈折力（マイナスの屈折力であり得る）を提供し得る。図１１（ａ）で示される実施形態と同様に、レンズの領域１１１２は、着用者が近距離を見るという必要性に対応し得るプラスの屈折力を提供し得る。光学領域１１１１および１１１２によって提供される屈折力はどちらも、ＬＣ分子のプレチルト角に基づき（次に、１つ以上の配向層の性質および特徴に基づき得る）ＬＣ層によって提供される屈折力に対応し得、またはレンズのＬＣ層および任意の他の光学コメントによって提供される屈折力の組み合わせであり得る。
【０１１５】
図１１（ｃ）を参照すると、累進付加領域に対応し得る屈折力プロファイルを有するＬＣ層を備える、レンズが示されている。すなわち、例えば、例示的なレンズは、レンズ１１２１の上位部分の遠距離度数から、領域１１２２の中間遠方屈折力を通して、次いで、レンズの中央部１１２３の着用者が必要とする近距離屈折力まで変化する屈折力を提供する、ＬＣ層を有し得る。いくつかの実施形態はまた、レンズの下位部分に配置される、着用者が地面（床）を見るために使用し得るレンズ１１２４の領域に対応する、第４の光学ゾーンも含み得る。遠方度数から、中間度数、近方度数、そして地面度数までの変化は、屈折力の比較的連続した変化によって提供され得るが、これは、ＬＣ層の中のＬＣ分子のプレチルト各の連続的な変動に基づき得る。図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）で示される例示的なレンズの屈折力プロファイルを示し、この図はさらに、ＬＣ層の屈折力の連続的な変化（例えば、遠方屈折力１１２１から、中間屈折力１１２２、近距離屈折力１１２３までで総付加力が最高になり、そこから地面屈折力１１２４まで屈折力が減少する）を図示する。
【０１１６】
上で説明したように、いくつかの実施形態において、ＬＣ層は、所望の屈折力プロファイルを提供するために、レンズの他の構成要素と光通信し得る部分を有し得ることに留意されたい。例えば、図１１（ｃ）で示される例示的なレンズは、累進付加面を備え得、ＬＣ層は、デバイス全体にわたっていかなる場も印加されていないときに、累進面によって生じる望ましくない非点収差を相殺または低減するために使用され得る、（ＬＣ分子のプレチルト角に基づく）屈折力プロファイルを有し得る。デバイス全体にわたって場が印加されているとき（少なくともいくつかの電気活性の実施形態に関する）、いくつかの事例において、ＬＣ層の屈折力プロファイルは、（ＬＣ層の配向に基づいて）近方度数光学ゾーン１１２３に、および／または他の屈折力ゾーンのいずれかに付加的なプラスの屈折力を提供するように（またはもはやいかなる付加的な屈折力も提供しないように）変化し得る。
【０１１７】
図１２（ａ）および（ｂ）を参照すると、例示的なレンズの屈折力プロファイルの２つの付加的な実施例が提供されている。具体的には、図１２（ａ）は、ＬＣ層が、レンズの頂部近くの平面から、０．２５Ｄの増分で、１．２５Ｄの総付加力まで、複数の屈折力を提供し得る、レンズを示す。上で詳細に説明したように、これは、ＬＣ層のＬＣ分子のプレチルト角または方位を変更し、それによって、その部分の屈折率を変化させることによって提供され得る。同様に、図１２（ｂ）は、レンズの頂部近くの平面から、０．５Ｄの増分で、２．５Ｄの総付加力まで、複数の屈折力を提供する光学プロファイルを有するＥＬ層を有する、例示的なレンズを示す。一般に、また上で説明したように、任意の種々の屈折力分布が、それらの分子的性質が異なる反応性メソゲン材料を含むＬＣ層を使用すること、および／またはメソゲン被覆法および後処理条件の種々の組み合わせを使用すること等によって、説明される実施形態を使用して達成され得る。
（例示的な実施形態）
【０１１８】
下では、所望の屈折力プロファイルを伴うレンズを提供するように（ならびに／または望ましくない非点収差および他の光学構成要素によって生じ得る他の歪みを低減するように）ＬＣ層のプレチルト角を変更し得る配向層を備える光学デバイス等の、デバイスのさらなる例示的な実施形態が説明される。本明細書で説明される実施形態は、単に例示を目的としたものであり、よって、限定することを意図しない。本開示を読み取った後、当業者には、下で説明するような種々の構成要素および／または特徴が、特定の実施形態において組み合わせられ得るか、または省略され得るが、それでも、本明細書で説明される原理を実践することが明らかになり得る。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、第１の光学デバイスが提供され得る。第１の光学デバイスは、第１の基材と、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備える、液晶配向層と、液晶分子を含む、配向層に隣接して配置される液晶層と、を含み得る。配向層は、基材の上に、または基材上に配置され得る構成要素（電極等）の上に配置され得る。第１のデバイスは、付加的な基材、配向層、電極、ＬＣ層等の、任意の数の付加的な光学構成要素または特徴、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態において、液晶配向層は、可変液晶配向層を備え得る。
【０１２０】
この文脈で使用される「制御されたパターン」は、配向層が予測可能である所定の特徴のパターンを有し得る場合、および／または特徴が制御可能な周期性を有する場合を指し得る。すなわち、例えば、制御されたパターンは、配向層の各特徴の位置、形状、およびサイズが予め決定され得る場合を指す。パターンは、繰り返している必要はなく、レンズの所望の光学的性質に従って層全体にわたって変動し得る。この「制御されたパターン」は、典型的に１または２ミクロンよりも大きい寸法でランダムな構造およびパターンを生成する、ラビング（スクラッチング）等の、従来の配向層の製作方法から生じる構造とは対照的であり得る。例示的な配向層の制御されたパターンの実施例は、図４（ａ）〜（ｈ）および図５（ａ）〜（ｃ）を参照して上で説明されている。
【０１２１】
液晶配向層に関するいくつかの実施形態での「可変」という用語の使用は、配向層が、液晶層の少なくとも一部分全体にわたって液晶分子のプレチルト角を変動させる場合を指し得る。好ましくは、液晶層の液晶分子のプレチルト角は、（１）１ｍｍの距離にわたって少なくとも５度連続的に、または（２）１ｍｍの距離にわたって少なくとも１０度不連続的に、変動し得る。この文脈で使用される「プレチルト角を変動させる」は、液晶層のある部分（または場所／位置）の中の液晶分子のプレチルト角が、液晶層の異なる部分（または場所／位置）の中の液晶分子とは異なるプレチルト角を有する場合を指し得る。これは、全ての液晶分子（または液晶層の各部分の中の液晶分子）が異なるプレチルト角を有することを必要としない。例えば、配向層は、液晶のプレチルト角が液晶層の一部分にわたって連続的または不連続的に変動する（０〜９０度またはそれよりも小さい範囲）ように構成され得る。プレチルト角の変動は、液晶層の様々な屈折率プロファイルをもたらし得る（例えば、液晶層の屈折率は、液晶層の中の液晶分子の相対位置に基づいて変動し得る）。プレチルト角の変動は、レンズ領域全体にわたって、またはレンズ領域のある部分だけに起こり得る。ＬＣ層のプレチルト角を変動させる配向層の実施例は、図３、図５（ａ）〜（ｃ）、および図１０を参照して上で説明されている。
【０１２２】
いくつかの実施形態（その実施例は、上で説明されている）において、配向層は、配向層または配向層がその上に配置される基材の表面の上側または下側に延在する、バンプ、隆起、溝、谷間等の、複数の「地形的特徴」（すなわち異方性表面特徴）を備え得る。地形的特徴は、三角形、長方形、半円形／楕円形等、さらには変則的な形状、およびそれらの組み合わせ等の、任意の好適な形状を有し得ることに留意されたい。地形的特徴は、約２μｍ未満の寸法を有し得るが、いくつかの実施形態では、さらなる柔軟性を提供し、かつプレチルト角の変化および液晶層によって提供される結果として生じる屈折力を制御するように、寸法が、５００ｎｍ未満（およびいくつかの事例では、１００ｎｍ未満）であることが好ましくなり得る。地形的特徴は、規則的に離間され得（例えば、周期的）、または不規則的に離間され得る。地形的構造は、地形的特徴に隣接する、またはその近くのＬＣ分子が所望のプレチルト角を有するように、任意の好適な形態を有し得る。いくつかの実施形態において、各隣接する地形的特徴間の距離も、約２μｍ（好ましくは、５００ｎｍ未満）未満であり得る。配向層および液晶層の他の特性はまた、プレチルト角、液晶層材料の極性、液晶分子のサイズ、配向層材料の性質、その表面エネルギー、および／または液晶層の厚さ等にも影響を及ぼし得る。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、電気活性であり得る。すなわち、例えば、ＬＣ層は、ＬＣ層全体にわたって場が印加されているときに、ＬＣ分子配向が変化し得、それによって、ＬＣ層の光学的性質を変更し得るように、第１の電極と第２の電極との間に配置され得る。動的光学部品は、必要なときにだけ着用者に屈折力を提供し、それによって、レンズのより大きい部分を他の目的で使用することを可能にし得る、といった利点を有し得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、いくつかの事例では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、反応性メソゲンを含み得る。上で定義されたように、「メソゲン」は、結晶の中の構造的秩序を誘発する、液晶（または類似材料）の構成要素を指し得る。反応性メソゲンを含む実施形態は、例えば特定のユーザの必要性に対して屈折力を矯正または調整するためにＬＣ層が適用され得る、静的レンズを備える実施形態に利用され得る。反応性メソゲンは、それによって、液晶層が所望の屈折力プロファイルを有するように（例えば、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備える、液晶配向層を使用して）方向付けられ得る。いくつかの実施形態において、反応性メソゲンは、（例えば、紫外線光を使用して）適所で凝固するように「反応」し得る。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約５度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。この文脈で使用される「連続的に変動する」は、液晶分子のプレチルト角が、１０μｍの距離にわたって約５度未満変動する場合を指し得る。すなわち、ＬＣ層の距離が１０μｍを超える場合、その層の中の液晶分子のプレチルト角は、５度を超えて変動せず、ＬＣ層のその部分は、連続的に変動しているとみなされ得る。発明者らは、ＬＣ分子のプレチルト角が１０μｍの距離にわたって５度未満変動する場合、着用者がレンズを通して見たときに不連続性（画像の飛び越し等）に気付く可能性が低いことを見出した。したがって、美学的に、および実施形態がこのプレチルト角の連続的な変化を提供し得る使用性目的の双方で好ましくなり得る。すなわち、配向層、およびプレチルト角の連続的変化（およびそれによって、屈折力の対応する連続的変化）を有する対応するＬＣ層を利用することによって、着用者は、屈折力の移行に気付く可能性が低い。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約２ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。これは、例えば、累進付加面によって生じる望ましくない非点収差を低減するためにＬＣ層が利用され得る実施形態に対応し得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約５ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。これは、例えば、ＬＣ層が、累進付加面を備えるレンズの近距離、中間距離、または遠距離視覚ゾーンに（プラスまたはマイナスに関わらず）付加的な屈折力を提供し得る、いくつかの実施形態に対応し得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の少なくとも約１０ｍｍの距離にわたって液晶分子のプレチルト角を連続的に変動させ得る。
【０１２６】
いくつかの実施形態において、配向層は、累進付加レンズを形成するように、液晶層のプレチルト角を連続的に変動させ得る。すなわち、例えば、いくつかの実施形態において、レンズは、累進付加領域に対応する屈折力プロファイルを有する、ＬＣ層を備え得る。いくつかの事例において、光学デバイスが電気活性であり得るときに、デバイスは、いかなる場も印加されていないときに（例えば、着用者が近距離の物体を見ているとき）、ＬＣ層によって提供される累進付加領域を提供することができる。しかしながら、着用者が遠距離視覚ゾーンを利用したいときに、ＬＣ層全体にわたって電場を印加することができ、それによって、ＬＣ分子自体をその場によって配向させ、それによって、異なる屈折力（例えば、均一の屈折力であり得る、および／またはいかなる屈折力でもない）を提供する。変形例も可能であることを認識されたい。すなわち、いくつかの実施形態において、電場の印加は、ＬＣ層に累進付加領域を提供させるが、場がないことは、そのような屈折力を除去し得る。このようにして、連続的な屈折力のため、累進付加領域によって生じる任意の望ましくない非点収差は、近距離視覚ゾーンが着用者によって使用されていないときに除去され得る。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約１０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。本明細書で使用される「不連続的に変動する」は、液晶分子のプレチルト角が、１０μｍの距離の範囲内で少なくとも約５度変動する場合を指し得る。そのような実施形態は、例えば、多焦点レンズのための不連続な光学ゾーンを提供するために、または光学デバイス上の特定の場所の望ましくない非点収差または他の歪みを除去するために使用され得る。いくつかの実施形態において、配向層は、約１ｍｍの距離にわたって少なくとも約１０度で複数回、液晶層の液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、液晶層の約１ｍｍの距離にわたって少なくとも２回、液晶分子のプレチルト角を不連続的に変動させ得る。「複数回」という記述は、例えば、（異なる光学デバイスによって生じる複合の歪みを相殺する等のために）ＬＣ層が、比較的短い距離で複数の屈折力を提供し得る実施形態に対応し得る。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、少なくとも約１０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。すなわち、例えば、いくつかの実施形態において、最も小さいプレチルト角を伴う液晶分子と、最も大きいプレチルト角を伴う液晶分子との差は、少なくとも１０度であり得る。そのような実施形態は、ＬＣ層全体にわたって異なる場所に配置される、異なる屈折力を提供し得る。例えば、例えば着用者の近距離および遠距離視覚屈折力に対応し得る、異なる屈折力を提供するために、少なくとも１０度のプレチルト角の差が利用され得る。しかしながら、ＬＣ層の中のＬＣ分子のプレチルト角の正確な変動の量は、特定の用途の屈折力要件、ならびにＬＣ層の光学的性質およびデバイスの他の光学構成要素に依存し得る。いくつかの実施形態において、配向層は、少なくとも約２０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、少なくとも約４５度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。いくつかの実施形態において、配向層は、約９０度、液晶層の液晶分子のプレチルト角を変動させ得る。すなわち、いくつかの実施形態において、ＬＣ層は、ある場所において、基材に実質的に平行なプレチルト角を有するＬＣ分子を有し得る一方で、ＬＣ層の別の場所において、ＬＣ分子は、基材に実質的に垂直であるプレチルト角を有し得る。これは、ある場所において平面屈折力を提供し、（近方視覚屈折力ゾーンのための最大付加力を提供すること等によって）別の場所において最大屈折力を提供するＬＣ層を備える、実施形態に対応し得る。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、屈折率プロファイルを有し得、この屈折率プロファイルは、配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動し得る。この文脈で使用されるＬＣ層の「屈折率プロファイル」は、（例えば、ｘ、ｙ、および／またはｚ方向における）液晶層の場所の関数としての、液晶層の屈折率のグラフを指し得る。すなわち、例えば、屈折率プロファイルは、基材の表面に沿ったその線形空間座標に従う、液晶層の屈折率を指し得る。したがって、この文脈で使用される「可変屈折率プロファイル」は、ＬＣ層の屈折率がＬＣ層の異なる場所で変動し得る場合の実施形態を指し得る。値および方向を有する液晶層の可能な屈折率プロファイルの例示的なグラフは、図１３（ａ）〜（ｉ）で示される。
【０１３０】
図１３（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、不活性状態（例えば、層全体にわたって電場が印加されていないとき）の、（例えば、ＬＣ層の表面の位置に対応する）ｘ方向またはｙ方向における例示的なＬＣ層の屈折率プロファイルを示す。これらの例示的な実施形態によって示されるように、一般に、屈折率プロファイルは、ＬＣ層の表面にわたって任意の形状および任意の値を有し得る。屈折率プロファイルは、ＬＣ層のプレチルト角に対応し得る（例えば、ＬＣ層の変化は、ＬＣ層の屈折率プロファイルに影響を及ぼし得る）ことを理解されたい。また、屈折率プロファイルは、ＬＣ層の屈折力プロファイルに対応し得、それによって、屈折率プロファイルの特性は、ＬＣ層の光学的性質、およびそれによって、デバイスの光学的性質に影響を及ぼし得、および／または対応し得ることも理解されたい。例えば、ＬＣ層の一部分にわたる屈折率プロファイルの非連続的な変化は、ＬＣ層の同じ部分によって提供される屈折力の非連続的な変化に対応し得る。
【０１３１】
図１３（ａ）は、ｘ軸またはｙ軸に沿った距離が増加するにつれて、ＬＣ層の屈折率「ｎ」が減少する、例示的な実施形態を示す。図１３（ｂ）は、屈折率プロファイルが、ｘ軸またはｙ軸に沿ったある地点で、複数の非連続的な変化を有する、実施形態を示す。これは、例えば、複数の不連続的な屈折力を備える多焦点レンズに対応し得る。図１３（ｄ）〜（ｆ）はそれぞれ、ｘ軸およびｙ軸に沿って連続的に変動するように見える、屈折率プロファイルを提供する。しかしながら、それぞれは、異なる形状および異なる値を有するように示され、それによって、ＬＣ層全体にわたって異なる光学的性質を提供し得る。図１３（ｃ）は、屈折度数の非連続的な変化と、屈折度数の連続的な変化との間で考えられ得る、屈折率プロファイルの実施形態を示す。したがって、ユーザが、デバイスの屈折力の対応する変化に起因する何らかの非連続性に気付き得るかどうかは、実施形態の特定の値に基づき得る。図１３（ｇ）〜（ｉ）は、ＬＣ層の屈折率プロファイル（およびそれによって、ＬＣ分子のプレチルト角）が、ｚ軸に沿って変動し得る（例えば、ＬＣ層の厚さが、ＬＣ層の複数部分の光学的性質に影響を及ぼし得る）という概念を図示する。これは、例えば、いくつかの実施形態において、配向層からさらに離れた距離に配置され得るＬＣ層の複数部分が、配向層の性質によってあまり影響を及ぼされ得ないことに起因し得る。これは、図１３（ｉ）で示される例示的な屈折度数プロファイルで図示され、ここで、配向層がｚ＝０（例えば、ＬＣ層の後面）に配置されると想定すると、配向層からの距離が増加するにつれて屈折率が減少するように示される。図１３（ｈ）は、代替の実施形態を表し得、配向層は、正のｚの場所（例えば、ＬＣ層の前面）に配置され得、それによって、位置ｚが増加するにつれて（例えば、ＬＣ層の一部分が配向層により接近するにつれて）屈折度数が増加する。図１３（ｇ）は、例えば、ＬＣ層の厚さが比較的小さい（または、配向層の力が比較的強い）とき、ＬＣ層の両面に位置する配向層があるとき、および／またはＬＣ分子が実質的に配向し得るようにＬＣ層全体にわたって電場が印加されているとき等に、ＬＣ層の屈折率が比較的一定であり得る実施形態に対応し得る。上で述べたように、これらの例示的な屈折率プロファイルのそれぞれは、単に例示目的で提供され、実施形態がそれに限定されることを意図しない。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約０．２変動し得る。すなわち、例えば、いくつかの実施形態において、最も小さい屈折率を有する液晶層の部分と、最も大きい屈折率を有する液晶層の部分との差は、少なくとも約０．２（好ましくは、少なくとも０．１７）であり得る。例えば、いくつかの実施形態で使用される標準的な液晶は、１．５０の常屈折率および１．８５の異常屈折率を有し得、液晶配向層上に配向され、そこでは、特定の表面ナノ特徴がいくつかの場所でいかなるプレチルト角も発生させず、他の表面ナノ特徴が他の場所で９０°のプレチルトを発生させ、その結果、１．５０から１．６７５まで変動する屈折率プロファイルを伴う液晶層をもたらす。しかしながら、他の屈折率プロファイルが可能であり、ＬＣ層の特性に依存し得る。
【０１３３】
その際、いくつかの実施形態では、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約０．０５変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の屈折率プロファイルは、少なくとも約０．２変動し得る。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動し得る。この文脈で使用される「連続的に変動する」は、液晶層の屈折率が、１ｍｍの距離の範囲内で約０．１未満変動する場合を指し得る。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動し得る。この文脈で使用される「不連続的に変動する」は、液晶層の屈折率が、１ｍｍの範囲内で約０．１以上変動する場合を指し得る。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、液晶層全体にわたって場（例えば、電場）が印加されていないときに、第１の屈折力プロファイルを有し得、第１の屈折力プロファイルは、配向層に基づいて、少なくとも部分的に変動する。この文脈で使用される液晶層の「屈折力プロファイル」は、（例えば、ｘ、ｙ、および／またはｚ方向における）液晶層の場所の関数としての、液晶層の屈折力のグラフを指し得る。すなわち、例えば、屈折力プロファイルは、基材の表面に沿ったその線形空間座標に従う、液晶層の屈折力を指し得る。「可変」屈折力プロファイルは、それによって、ＬＣ層の屈折力がＬＣ層の異なる場所で異なり得る場合を指し得る。
【０１３５】
一般に、上で説明した実施形態は、反応性メソゲンを含む電気活性デバイス（１つまたは複数）に対応し得る。すなわち、例えば、反応性メソゲンの実施形態は、ＬＣ層全体にわたって場が印加されているかどうかに関わらず、同じ屈折力プロファイルを有し得る。電気活性層の実施形態は、ＬＣ層全体にわたって電場が印加されていないときに、第１の光学プロファイルを有し得、ＬＣ層の少なくとも一部にわたって電場が印加されているときに、第２の屈折力プロファイルを有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．２視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約０．５視度変動し得る。いくつかの実施形態において、ＬＣ層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．０視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、少なくとも約１．５視度変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の第１の屈折力プロファイルは、約０．２５から４．０視度の間で変動し得る。上で説明したように、ＬＣ層は、概して、着用者によって必要とされる任意の好適な屈折力を提供し得る。屈折力は、例えば、近距離、中間距離、および／または遠距離の視覚屈折力に対応し得る。屈折力は、ＬＣ層のＬＣ分子のプレチルト角に少なくとも部分的に基づき得る。プレチルト角は、ＬＣ層に隣接する配向層の上に配置され得る地形的特徴によって、少なくとも部分的に決定され得る。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、液晶層全体にわたって場（例えば、電場）が印加されていないときに、液晶層が第１の屈折力プロファイルを有し得る、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、屈折力プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、連続的に変動し得る。この文脈で使用される「連続的に変動する」は、液晶層の屈折力が、１ｍｍの距離の範囲内で約０．１Ｄ未満変動する場合を指し得る。いくつかの実施形態において、第１の屈折力プロファイルは、液晶層の少なくとも一部分について、不連続的に変動し得る。この文脈で使用される「不連続的に変動する」は、液晶層の屈折力が、１ｍｍの範囲内で約０．１Ｄ以上変動する場合を指し得る。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、ネマチック、スメクチック、またはコレステリック液晶のいずれか、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタン、および／またはエポキシ材料を含み得る。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得、各地形的特徴は、略幾何学的中心を有し得る。各地形的特徴の略幾何学的中心は、隣接する地形的特徴の中心から距離ｄ２に位置し得る。いくつかの実施形態において、各隣接する地形的特徴間の距離ｄ２は、ほぼ同じであり得る。例示的な実施形態は、図４（ａ）〜（ｈ）を参照して上で説明されている。これは、例えば、実質的に均一なプレチルト角を有するＬＣ分子を有する、ＬＣ層の一部分を提供し得る。いくつかの実施形態において、各隣接する地形的特徴間の距離ｄ２は、配向層全体にわたって変動し得る。これは、例えばＬＣ層全体にわたるＬＣ分子のプレチルト角の変動に基づく可変の光学的性質を有する、ＬＣ層を提供し得る。いくつかの実施形態では、各隣接する地形的特徴の略地理的中心間の距離ｄ２は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間であり得る。いくつかの実施形態において、第１の基材は、略幾何学的中心を有し、各隣接する地形的特徴の略地理的中心間の距離ｄ２は、第１の基材の中心により接近して配置される地形的特徴について、より短い。これは、結果として、例えば、第１の基材の中心により接近したＬＣ分子のプレチルト角が、該中心からより遠くに位置するプレチルト角よりも大きくなり得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、例えば地形的特徴の幾何学形状に依存し、ナノ構造の配向層のいくつかの実施形態は、光学特徴間の距離が大きくなるほど、プレチルト角がより大きくなる等の、異なる効果を有し得る。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得る。いくつかの実施形態において、配向層の各地形的特徴は、高さｄ３を有し得、地形的特徴のそれぞれの高さｄ３は、ほぼ同じであり得る。本明細書で使用される、配向層の地形的特徴の「高さ」は、配向層の表面および／または配向層がその上に配置され得る基材の表面の上側に延在する、地形的特徴の距離を指し得る。配向層の地形的特徴の「高さ」を示す例示的な実施形態は、図４（ａ）〜（ｈ）で示される。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、複数の地形的特徴を備え得る。いくつかの実施形態において、各地形的特徴は、高さｄ３を有し得、地形的特徴の高さｄ３は、液晶層全体にわたって変動し得る。いくつかの実施形態において、各地形的特徴の高さｄ３は、約１０ｎｍから２００ｎｍの間であり得る。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、第１の基材の表面全体上に配置され得る。例示的な実施形態は、図１（ａ）および図２（ａ）で示され、上で説明されている。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１のデバイスにおいて、液晶層は、第１の基材の表面の一部分上に配置され得る。例示的な実施形態は、図１（ｂ）および図２（ｂ）を参照して上で説明されている。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、配向層は、第１の基材の表面全体上に配置され得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１のデバイスにおいて、配向層は、第１の基材の表面の一部分上に配置され得る。一般に、配向層は、ＬＣ層と実質的に同じ基材の複数部分上に配置され得るが、そのようにする必要はない。いくつかの実施形態において、配向層は、光学的性質または特徴が必要とされる、または所望されるＬＣ層の対応する部分を有する、基材の複数部分上にだけ配置され得る。
【０１４４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、半完成または完成レンズブランクを備え得る。光学デバイスは、概して、任意の眼科用デバイスまたはその構成要素を備え得る。半完成レンズブランクを備えるいくつかの実施形態の場合、レンズブランクは、患者の特定の必要性に基づいて完成され得る。次に、配向層（例えば、上で説明した液晶配向層等）の特性も、着用者の必要性に基づいてカスタマイズされ得る。いくつかの実施形態において、第１のデバイスは、基材（累進付加レンズ等）の表面に配置される光学特徴を備え得る。次いで、光学特徴の複数部分と光通信するように（光学デバイスの上に既に配置されていなければ）ＬＣ層が提供され得る。次いで、ＬＣ層が各ユーザについて光学デバイスをカスタマイズし得る光学的性質を有するように（例えば、ＬＣ分子の方位を変えることによって）ＬＣ層が変更され得る。例えば、着用者は、特に強い近距離屈折力を必要とし得る。光学デバイスのベース基材は、大量生産され得、患者の要求未満の１．０Ｄである、累進付加領域の最大付加力を提供し得る。新しい基材全体を提供することを必要するのではなく、実施形態は、累進付加領域の付加力ゾーンと光通信して配置されるＬＣ層を利用し得る。上で説明した方法（特に、反応性メソゲンの実施形態に関するもの）等の好適な方法のいずれかを使用することで、ＬＣ層は、累進付加領域の近距離光学ゾーンに１．０Ｄのプラスの付加力を加えるように調整される、その光学的性質を有し得る。そのような例示的な方法は、例えば、複数の複合表面がレンズブランクの上に予め製作され得、その後に、その用途に対して光学デバイスのそれぞれをカスタマイズするように薄いＬＣ層が適用され得るので、コストおよび製造時間を低減し得る。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスはさらに、第２の基材と、第１の電極と、第２の電極とを含み得、第１の電極および第２の電極は、第１の基材と第２の基材との間に配置され得る。配向層および液晶層は、第１の電極と第２の電極との間に配置され得る。このようにして、液晶層のいくつかの実施形態は、電気活性であり得る。いくつかの実施形態において、第１の光学デバイスはさらに、最大で約２ミクロンの寸法を有する制御された特徴のパターンを備える、第２の液晶配向層を含み得る。すなわち、いくつかの実施形態は、例えば液晶層のいずれかの側に配置され得る、複数の配向層を備え得る。例えば、いくつかの実施形態において、第２の配向層は、第２の基材の表面に配置され得る。いくつかの実施形態において、第２の配向層は、第１の電極と第２の電極との間に配置され得る。いくつかの実施形態において、第２の液晶配向層は、可変液晶配向層を備え得る。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、光学デバイスは、第１の光学ゾーンを含み得る。第１の光学ゾーンは、配向層の第１の部分、液晶層の第１の部分、および第１の基材の第１の部分と光通信し得る。第１の光学ゾーンは、配向層、液晶層、および第１の基材の第１の部分によって提供される屈折力を備える、屈折力を有し得る。すなわち、少なくとも第１の領域において、その光学領域の中のデバイスの総屈折力を決定するために、これらの構成要素の光学特徴（１つまたは複数）がともに加えられ得るように、デバイスの構成要素のこれらの部分のそれぞれが光通信し得る。このようにして、１つ以上の構成要素が、付加的なプラスもしくはマイナスの付加力を提供するために使用され得、さらには、ある層が望ましくない非点収差を生じた場合等に、別の層または構成要素の光学特徴を低減または相殺する役割を果たし得る。
【０１４７】
いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分（すなわち、第１の光学ゾーンと光通信するＬＣ層の一部分）の屈折力は、累進屈折力を備え得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも０．５Ｄの最大付加力を提供し得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも１．０Ｄの最大付加力を提供し得る。いくつかの実施形態において、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える場合、累進屈折力は、少なくとも１．５Ｄの最大付加力を提供し得る。一般に、ＬＣ層は、着用者の処方によって必要とされる最大光学付加力を有する、累進付加領域を含む、任意の好適な特徴を提供し得る。上で述べたように、「いかなる電場も印加されていないとき」という記述は、電場が印加されたときに、ＬＣ層の光学的性質が変化することを必要としない。実際に、累進付加領域を備える実施形態は、電気活性または静的実施形態を備え得る。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、電場が印加されていないときに、液晶層の第１の部分の屈折力が累進屈折力を備える、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の基材の第１の部分の屈折力は、負の屈折力である。これは、例えば、着用者によって必要とされる遠距離視力矯正を提供することができる。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスはさらに、累進付加面を含み得る。いくつかの実施形態において、累進付加面は、第１の基材の上に配置され得る。いくつかの実施形態において、累進付加面は、望ましくない非点収差を生じさせ得る。液晶層の一部分（望ましくない非点収差と光通信し得る）は、液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の一部分は、液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、望ましくない非点収差が少なくとも約３０％低減される程度の屈折力を有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の一部分は、液晶層の一部分全体にわたって場が印加されていないときに、非点収差が除去される程度の屈折力を有し得る。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、累進付加面と、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有する液晶層の一部分とを含む、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、第１の光学ゾーンを含み得る。累進付加面は、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層も、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得る。すなわち、例えば、ＬＣ層は、層全体にわたって場が印加されているときに、必要に応じて、ＬＣ層が付加的な屈折力を提供するように設計され得る。これは、光学デバイスの静的構成要素によって必要とされる屈折力の要件を低減し得、それは、任意の望ましくない歪みまたは非点収差（概して、より大きい連続的な屈折力の変化および／またはより大きい屈折力の不連続性によって増加する）を低減し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約０．５Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約１．０Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンに少なくとも約１．５Ｄのプラスの屈折力を提供し得る。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、累進付加面と、望ましくない非点収差が少なくとも部分的に低減される程度の屈折力を有する液晶層の一部分とを含む、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、累進付加面は、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層は、液晶層に場が印加されているときに、第１の光学ゾーンにプラスの屈折力を提供し得、液晶層はまた、液晶層に場が印加されていないときに、第１の光学ゾーンに、マイナスの屈折力を提供し得る。このようにして、ＬＣ層はまた、デバイスが不活性状態にあるときに着用者によって必要とされる遠距離視覚屈折力も提供し得るか、またはそれに寄与し得る。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、液晶層全体にわたって場が印加されていないときに、累進屈折力を提供し得、液晶層全体にわたって場が印加されているときに、均一な屈折力を提供し得る。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、実質的に均一な材料を含み得る。「実質的に均一な材料」という用語の使用は、層が任意の２つの場所でほぼ同じ材料（例えば、実験誤差および／または製造誤差の範囲内）を含む場合を指し得る。すなわち、例えば、任意の２つの場所の材料は、約５％の範囲内で、同じ集光度の同じ材料を含み得る。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有する。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の光学デバイスにおいて、第１の光学デバイスは、眼科用レンズを備え得る。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、第１の方法が提供され得る。第１の方法は、反応性メソゲンを含む液晶層を有する基材を提供するステップと、液晶層の中の反応性メソゲンの配向を制御するステップと、を含み得る。配向は、制御された特徴のパターンを有する液晶配向層を利用することによって制御され得る。特徴は、最大で２ミクロンの寸法を有し得る。液晶配向層は、可変液晶配向層を備え得る。第１の方法はさらに、配向の中の反応性メソゲンを固体化するステップを含み得る。
【０１５６】
本明細書で使用される反応性メソゲンの「配向を制御する」はさらに、光配向層、液晶層に隣接した基材の上のゴム層を使用すること、液晶層の異なる部分を異なる強度／量の紫外線照射に露光すること、液晶光開始剤および／または偏光紫外線光、ならびに局所加熱を利用すること等によって、ＬＣ層のＬＣ分子の方位を制御するためのさらなる方法（すなわち、配向層の使用以外）、または上で提供された実施例を含む任意の他の好適な方法を使用することを含み得る。
【０１５７】
本明細書で使用される「反応性メソゲンを固体化すること」は、配向の中の反応性メソゲンを凝固させる、または保持する（すなわち、プレチルト角を有する）任意の好適な様式を含み得る。すなわち、例えば、固体化することは、反応性メソゲンが配向または方位（すなわち、プレチルト角）を維持するように反応する場合を指し得る。
【０１５８】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、反応性メソゲンを固体化するステップは、紫外線照射を含み得る。いくつかの実施形態において、紫外線照射は、約３００ｎｍから４００ｎｍの間の波長を有する無偏光紫外線光を含み得る。
【０１５９】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層を制御するステップは、液晶層に隣接する第２の配向層を配置することを含み得る。この実施形態の実施例は、図１４で示され、上で説明されている。いくつかの実施形態において、第２の配向層は、それぞれが最大で２ミクロンの寸法を有する、制御された特徴のパターンを備え得る。しかしながら、実施形態はそのように限定されず、第２の配向層は、ＬＣ層のプレチルト角を調整するように、任意の好適な性質を備え得る。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層を制御するステップはさらに、可変紫外線光ビームでメソゲンを処理することを含み得る。いくつかの実施形態において、可変紫外線光ビームでメソゲンを処理することは、メソゲンの紫外線露光を変動させることを含み得る。いくつかの実施形態において、紫外線露光を変動させることは、紫外線光ビームの強度を変動させることを含み得る。この文脈で使用される「紫外線光ビームの強度を変動させること」は、液晶層の異なる部分が紫外線光ビームに露光されるときに、紫外線光ビームが様々な（すなわち、異なる）強度を有し得るプロセスを指し得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約５％変動され得る。例えば、紫外線光ビームの強度が５％変動する場合、これは、液晶層のある部分が紫外線照射に露光されたときの紫外線光の強度が、液晶層の少なくとも１つの他の部分が露光されたときの紫外線光の強度よりも５％高い、または低いプロセスを指し得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約１０％変動され得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約３０％変動され得る。いくつかの実施形態において、紫外線光ビームの強度は、少なくとも約５０％変動され得る。一般に、紫外線光ビームの変動が大きくなるほど、ＬＣ層のプレチルト角の偏位が大きくなる。
【０１６１】
いくつかの実施形態において、メソゲンの紫外線露光を変動させるステップは、液晶層の異なる複数部分を異なる時間量にわたって紫外線ビームに露光することを含み得る。これは、ＬＣ層の異なる部分を同じ時間量にわたってより高い強度の紫外線照射に露光することと同一または同様の効果を有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約１０％変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約２０％変動し得る。いくつかの実施形態において、液晶層の異なる複数部分の時間量は、少なくとも約５０％変動し得る。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、配向層に部分的に基づく屈折率プロファイルを有し得る。上で述べたように、「屈折率プロファイル」は、ｘ、ｙ、およびｚ方向における液晶層の屈折率を指す。すなわち、例えば、屈折率プロファイルは、基材の表面に沿ったその線形空間座標に従う、層の屈折率を指す。「可変」屈折率プロファイルは、液晶層の異なる場所で層の屈折率が異なる場合を指し得る。例示的な屈折率プロファイルの実施例は、図１３（ａ）〜（ｉ）を参照して上で説明されている。いくつかの実施形態において、屈折率プロファイルは、連続的に変動し得る。
【０１６３】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、配向層は、表面地形を備え得、屈折率プロファイルは、配向層の表面地形に少なくとも部分的に基づいて変動し得る。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、実質的に連続的であり得る。本明細書で使用される、「実質的に連続的」は、配向層がバリアまたは他の構成要素によってセグメント化または分離されない場合を指し得る。したがって、例えば、液晶層は、基材の表面全体を覆う必要はないが、液晶層の別の部分に接続されていない、いかなる液晶層の部分もない場合がある。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、上で説明したような第１の方法において、液晶層は、約１００ｎｍ未満の厚さを有し得る。いくつかの実施形態において、液晶層は、約５０ｎｍから１００ｎｍの間の厚さを有し得る。
（結び）
【０１６６】
本明細書で説明される種々の実施形態は、単なる例であり、本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。例えば、本明細書で説明される材料および構造の多くは、本開示の趣旨から逸脱することなく、他の材料および構造と置き換えられ得る。したがって、特許請求される本発明は、当業者に明らかであるように、本明細書で説明される特定の実施例および好ましい実施形態にからの変形例を含み得る。本発明が機能する理由に関する種々の理論は、限定することを意図しないことを理解されたい。
【０１６７】
上の説明は、例示的なものであり、限定的なものではない。本発明の数多くの変形例は、本開示を精査することによって当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、上の説明を参照して決定されるべきではなく、当該の特許請求の範囲、ならびにその完全な範囲または均等物を参照して決定されるべきである。
【０１６８】
数多くの実施形態が異なる特徴および／または特徴の組み合わせを含むように上で説明したが、当業者は、この開示を読み取った後に、いくつかの事例において、これらの構成要素の１つ以上を、上で説明した構成要素または特徴のいずれかと組み合わせることができることを理解するであろう。すなわち、任意の実施形態からの１つ以上の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせることができる。
【０１６９】
前述のように、明細書内または図面内に本明細書で提供される全ての測定値、寸法、および材料は、単なる例である。
【０１７０】
「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の列挙は、別途具体的に示されない限り、「１つ以上」を意味することが意図される。
【０１７１】
本明細書で言及される全ての刊行物は、列挙された刊行物と関連する方法および／または材料を開示および説明するように、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で論じられる刊行物は、単に本出願の出願日よりも前に開示されたものが提供されているに過ぎない。本明細書中のいずれも、先行発明を理由として、当該の公開に先行する権利が本発明に与えられないことを承認するものとして解釈されるべきではない。さらに、提供される公開日は、実際の公開日とは異なる場合があり、独立して確認することが必要になる場合がある。
【図１（ａ）】
2014508320.tif 000003
【図１（ｂ）】
2014508320.tif 000004
【図２（ａ）】
2014508320.tif 000005
【図２（ｂ）】
2014508320.tif 000006
【図３】
2014508320.tif 000007
【図４（ａ）】
2014508320.tif 000008
【図４（ｂ）】
2014508320.tif 000009
【図４（ｃ）】
2014508320.tif 000010
【図４（ｄ）】
2014508320.tif 000011
【図４（ｅ）】
2014508320.tif 000012
【図４（ｆ）】
2014508320.tif 000013
【図４（ｇ）】
2014508320.tif 000014
【図４（ｈ）】
2014508320.tif 000015
【図５（ａ）】
2014508320.tif 000016
【図５（ｂ）】
2014508320.tif 000017
【図５（ｃ）】
2014508320.tif 000018
【図６（ａ）】
2014508320.tif 000019
【図６（ｂ）】
2014508320.tif 000020
【図７（ａ）】
2014508320.tif 000021
【図７（ｂ）】
2014508320.tif 000022
【図７（ｃ）】
2014508320.tif 000023
【図８】
2014508320.tif 000024
【図９】
2014508320.tif 000025
【図１０】
2014508320.tif 000026
【図１１】
2014508320.tif 000027
【図１２（ａ）】
2014508320.tif 000028
【図１２（ｂ）】
2014508320.tif 000029
【図１３】
2014508320.tif 000030
【図１４】
2014508320.tif 000031
【図１５】
2014508320.tif 000032
【国際調査報告】
2014508320.tif 000033
2014508320.tif 000034
2014508320.tif 000035
2014508320.tif 000036
2014508320.tif 000037