ES2952754T3 - Dispositivo óptico - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo óptico 1, que comprende: - una primera capa termoplástica transparente óptica 2; - una segunda capa termoplástica óptica transparente 3, y; entre ambas capas termoplásticas 2,3○ un elemento óptico difractivo 4 adyacente a la primera capa termoplástica 2,○ un espaciador 5 entre el elemento óptico difractivo 4 y la segunda capa termoplástica 3, y;○ un borde 6 que encierra el elemento óptico difractivo 4 formando así una cavidad sellada 7; en el que al menos una parte superior del borde 6, adyacente al La cavidad 7 está formada a partir de un adhesivo 15. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo óptico
La presente descripción se refiere a dispositivos ópticos curvos, en particular a dispositivos ópticos curvos que comprenden un líquido.
La presbicia es un trastorno bien conocido en el que el ojo pierde su capacidad para enfocar a corta distancia y que afecta a más de 2 mil millones de pacientes en todo el mundo. Las soluciones clásicas incluyen lentes pasivas tales como gafas de lectura, lentes progresivas o lentes de contacto multifocales. Sin embargo, estas lentes pasivas suelen tolerar un campo de visión limitado, un contraste reducido o tiempos de adaptación prolongados.
Por lo tanto, las lentes reenfocables, donde la longitud focal de, una parte de, la lente puede cambiarse han atraído mucha atención en este campo, ya que eliminarían muchos de los problemas conocidos. Aunque existen algunas soluciones optomecánicas, se prefieren las soluciones electroópticas ya que son más fáciles de reconfigurar, tienen un tiempo de respuesta más rápido y son mecánicamente más robustas. La mayoría de las soluciones electroópticas requieren una cavidad llena de uno o más líquidos y generalmente utilizan una implementación basada en cristal líquido. Si bien la tecnología de pantalla de cristal líquido es muy madura, ha resultado difícil hallar una forma de integrar una lente de cristal líquido reenfocable en lentes oftálmicas, principalmente debido a la forma de menisco, que generalmente tienen las lentes oftálmicas.
Por ejemplo, las lentes de cristal líquido reenfocables existentes se describen en US-7.728.949. Esta patente describe lentes que consisten en dos mitades de lente de plástico: una primera mitad de lente curva con una estructura óptica difractiva/refractiva y una segunda mitad de lente. En ambas mitades de la lente se depositan electrodos transparentes. Las mitades de la lente se pegan juntas a través de toda la superficie, excepto en el área de la estructura óptica, con un adhesivo curable por UV. En la ubicación de la estructura óptica, un material cristalino líquido llena el espacio entre ambas mitades de la lente. En el estado apagado, el cristal líquido tiene el mismo índice de refracción que el sustrato plástico de las mitades de la lente. Luego oculta la estructura difractiva/refractiva y no hay acción de la lente. Al aplicar un campo eléctrico entre las mitades de la lente, el índice de refracción del material cristalino líquido se modula y se vuelve diferente de la estructura óptica difractiva/refractiva subyacente, lo que conduce a la acción de la lente.
El enfoque anterior, donde la lente de cristal líquido se fabrica directamente sobre dos mitades de la lente relativamente gruesas (>1 mm) tiene una serie de desventajas. Es muy difícil fabricar en gran volumen porque una deposición conforme de la capa de electrodo sobre la superficie curva de la estructura óptica difractiva/refractiva es difícil de realizar y puede conducir a un problema de fiabilidad. Obtener un sello rentable y estéticamente limpio usando un proceso de llenado de una gota de última generación es difícil de realizar en lentes ultradelgadas, lo que impide la producción de alto volumen de este enfoque. La estructura óptica difractiva/refractiva puede tener una superficie plana, pero esto limita el diámetro máximo en diseños típicos de lentes delgadas donde la lente plana necesita integrarse de alguna manera entre las superficies anterior y posterior curvadas. La estructura óptica difractiva/refractiva puede curvarse, pero luego el cristal líquido puede derramarse durante el proceso, lo que conduce a la contaminación de las superficies y mala adhesión del pegamento. El llenado de la cavidad después de la adhesión es otra opción pero puede dejar visible el canal, a través del cual se llena la lente y compromete la estética de la lente. Se ha de fabricar cada preforma de lente por separado, lo que limita el rendimiento. Dado que generalmente se requiere un cambio de longitud focal independiente de la polarización, se necesita usar una estructura de lente de múltiples capas con cristales líquidos nemáticos, p. ej., dos capas con alineación ortogonal para ambas polarizaciones, o usar una sola capa combinada con un cristal líquido colestérico. El enfoque hace que sea realmente difícil crear una estructura de lente multicapa, forzando el uso del cristal líquido colestérico para construir una lente independiente de polarización con solo una capa. Sin embargo, es conocido por los expertos en el estado de la técnica que es muy difícil controlar la turbidez de las capas colestéricas, particularmente capas gruesas, debido a las líneas de desremachado y la gran energía interna de las capas colestéricas. Para evitar la turbidez de los cristales líquidos colestéricos, se tiene que reducir el grosor de la capa de cristal líquido, pero esto limita la altura del trazado forzando el uso de un paso más corto de los broches en la estructura óptica difractiva/refractiva, aumentando así las aberraciones cromáticas. Como se ha dicho, las lentes multicapa que usan cristales líquidos nemáticos pueden dar como resultado una lente independiente de polarización con menos turbidez, pero el enfoque propuesto conducirá a lentes con un grosor grande y muchos problemas de manipulación.
Otro enfoque para abordar los desafíos anteriores puede ser formar una capa de cristal líquido de película delgada en primer lugar sobre una superficie plana y luego incrustar esta superficie plana en lentes pasivas. Se describe un intento en el documento EP 1.428.063B1, que describe un método para construir insertos de lentes electrocrómicas basándose en cristal líquido. El enfoque descrito consiste en fabricar primero un dispositivo de cristal líquido sobre un sustrato plano. El dispositivo consiste en dos sustratos opuestos, sobre los que se depositan conductores transparentes, separados entre sí usando separadores de bola clásicos o partículas de polímero esféricas. El espacio se llena con una capa de cristal líquido y luego se sella. A continuación, el dispositivo plano se termoforma para la integración en preformas de lente. El dispositivo descrito no tiene ninguna acción de lente, es decir, puede usarse para cambiar la transparencia de la lente, no la potencia óptica.
En el documento EP 2530511 A1 se describe un método para fabricar vidrios electrónicos y lentes de cristal líquido con el objetivo de eliminar la necesidad de formar una trayectoria de inyección de cristal líquido en la lente de cristal líquido, mientras se adoptan medidas para poder mantener suficientemente un espacio establecido entre sustratos. Esto se logra colocando un agente de sellado para formar una región plana más cercana en al menos uno de los sustratos, y dejar caer un material de cristal líquido en un espacio interior encerrado por el agente de sellado. El otro sustrato se une entonces al sustrato sobre el que se ha goteado el material de cristal líquido, y una resina se filtra en un espacio creado fuera del agente de sellado. Sin embargo, este método puede no mantener suficientemente una diferencia de fase precisa inducida por el cristal líquido. El documento JP 2005 353207 A se refiere a un control de huecos, y sugiere el uso de esferas espaciadoras para lograr el mismo; sin embargo, esto no da como resultado un espacio constante y, por lo tanto, no puede garantizar las propiedades ópticas deseadas. Por lo tanto, existe la necesidad de un dispositivo óptico curvo con perfil de fase eléctricamente sintonizable, por ejemplo, un cambio de longitud focal, por lo que este dispositivo puede fabricarse en masa de manera fiable.
En un primer aspecto, se describe un dispositivo óptico según cualquiera de las reivindicaciones 1-9.
En un segundo aspecto, se describe un instrumento óptico según la reivindicación 10.
En un tercer aspecto, se describe un método según cualquiera de las reivindicaciones 11-14.
Si se forma una matriz de dispositivos ópticos, esta matriz se singulariza en dispositivos ópticos individuales. A continuación, el dispositivo óptico puede termoformarse por lo que se da a cada capa termoplástica óptica transparente una curvatura predeterminada.
Se puede formar una pila de dos de tales dispositivos ópticos aplicando los métodos descritos en este tercer aspecto. O bien fabricando una matriz de dispositivos ópticos y apilando dos dispositivos ópticos singulados. Opcionalmente, esta pila de dos dispositivos ópticos se termoforma, por lo que se da a cada capa termoplástica óptica transparente una curvatura predeterminada. Alternativamente, la secuencia de proceso descrita en este tercer aspecto puede repetirse tantas veces como número de dispositivos ópticos se incluyan en la pila. El método de fabricación comprende entonces fabricar un primer dispositivo óptico según el primer aspecto aplicando un método como se describe en este tercer aspecto, luego fabricar en el primer dispositivo óptico un segundo dispositivo óptico según el primer aspecto, por lo que la segunda capa termoplástica óptica transparente del primer dispositivo óptico sirve como la primera capa termoplástica óptica transparente del segundo dispositivo óptico. Si se forma una matriz, esta matriz se singulariza para producir la pila de dos dispositivos ópticos. Esta pila de dos dispositivos ópticos puede termoformarse, por lo que se da a cada capa termoplástica óptica transparente una curvatura predeterminada.
Para una mejor comprensión de la presente descripción, algunas realizaciones ilustrativas se describen a continuación junto con las figuras adjuntas y la descripción de figuras, en donde:
Las figuras 1A - 1D ilustran múltiples realizaciones de un dispositivo óptico antes del termoformado según una realización. La figura 2 ilustra el dispositivo óptico de la figura1 A después del termoformado según una realización.
La figura 3 ilustra un elemento óptico difractivo con superficie ranurada según una realización: (a) sección transversal, (b) vista superior de (a) con ranuras circulares, (c) vista superior de (a) con ranuras paralelas.
La figura 4 ilustra un dispositivo óptico con capa de aplanamiento antes del termoformado según una realización. La figura 5 ilustra un instrumento óptico que contiene una pila de dispositivos ópticos de la figura 2 según una realización. La figura 6 ilustra un instrumento óptico que contiene una pila de dispositivos ópticos de la figura 4, cuando se termoforma, según una realización.
La figura 7 (a) a (d) ilustra varias realizaciones de un método de fabricación de un dispositivo óptico.
La figura 8 (a) a (e) ilustra una realización preferida de un método de fabricación de un dispositivo óptico.
La figura 9 (a) a (b) ilustró una realización de un método de fabricación de un dispositivo óptico: (a) vista lateral, (b) sección transversal horizontal A-A.
La figura 9C ilustra una realización adicional similar a la figura 9A.
Tabla 1: indicación - número de referencia de las características
La presente descripción se describirá con respecto a realizaciones particulares y haciendo referencia a ciertas figuras, pero la descripción no está limitada a las mismas. Las figuras descritas son solo esquemáticas y no son limitantes. En las figuras, el tamaño de algunos de los elementos puede haberse exagerado y no haberse dibujado a escala con fines ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden necesariamente a las reducciones reales para la práctica de la descripción.
Además, los términos primero, segundo, tercero y similares en la descripción y en las reivindicaciones, se utilizan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronológico. Los términos son intercambiables en circunstancias apropiadas y las realizaciones de la descripción pueden funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Además, los términos superior, inferior, sobre, debajo y similares en la descripción y las reivindicaciones se utilizan con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Los términos así utilizados son intercambiables en circunstancias apropiadas y las realizaciones de la descripción descritas en la presente memoria pueden funcionar en otras orientaciones que las descritas o ilustradas en la presente memoria.
La expresión “que comprende” , utilizada en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringida a los medios enumerados a continuación; no excluye otros elementos o etapas. Debe interpretarse como que especifica la presencia de las características, números enteros, etapas o componentes indicados a los que se hace referencia, pero no excluye la presencia o adición de una o más características, números enteros, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Por lo tanto, el alcance de la expresión “ un dispositivo que comprende medios A y B” no debe limitarse a dispositivos que consisten en solo los componentes A y B. Esto significa que con respecto a la presente descripción, los únicos componentes relevantes del dispositivo son A y B.
En un primer aspecto, se describe un dispositivo óptico (1) que comprende una primera capa (2) termoplástica óptica transparente, una segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, y entre ambas capas termoplásticas (2, 3), un elemento (4) óptico difractivo adyacente a la primera capa termoplástica (2), un espaciador (5) entre el elemento (4) óptico difractivo y la segunda capa termoplástica (3) y un borde (6) que encierra el elemento (4) óptico difractivo formando así una cavidad (7). El dispositivo óptico (1) contiene así una cavidad sellada (7) formada por la primera capa termoplástica (2), la segunda capa termoplástica (3) y el borde (6) colocado entre ambas capas termoplásticas (2, 3). Dentro del área de la cavidad rodeada por el borde, el elemento (4) óptico difractivo y el espaciador (5) están presentes.
Un termoplástico, o plástico termoablandable, es un material plástico, un polímero, que se vuelve flexible o moldeable por encima de una temperatura específica y se solidifica al enfriarse. Preferiblemente, estas capas termoplásticas están hechas de polímeros que son ópticamente transparentes; es decir, que tienen entre 5 y 100 % de eficiencia de transmisión de luz en el espectro visual, p. ej. 400-700 nm. Los ejemplos son tereftalato de polietileno, triacetato de celulosa, policarbonato de poliuretano transparente o materiales de tiouretano utilizados para fabricar gafas tales como Mitsui MR8. Las películas fabricadas de estos materiales pueden tener espesores que varían entre 5 y 1000 μm y de forma típica soportan radios de flexión de hasta 3 mm.
El elemento óptico difractivo comprende una lente de Fresnel.
Un ejemplo de una implementación de dicho dispositivo óptico (1) se muestra en la figura1 A. Como se describe en las realizaciones a continuación, el dispositivo mostrado en la figura 1A además contiene un par de electrodos (8, 9) ópticos transparentes en lados opuestos de la cavidad (7) colocados para aplicar un campo eléctrico sobre un material (10) cristalino líquido cuando está presente en la cavidad (7). Este dispositivo comprende además muescas (16), formadas en el borde (6) que contienen un adhesivo (15). La parte superior del dispositivo, con la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente sobre la que se forma el segundo electrodo (9) transparente óptico queda, por lo tanto, unida al borde (6) por este adhesivo (15).
Preferiblemente una muesca (16) se forma en el borde (6). Cuando un material (10) cristalino líquido llena la cavidad (7) y un adhesivo (15) llena la muesca (16), ambos materiales están separados por la pared lateral del borde (6) adyacente al elemento (4) óptico difractivo como se ilustra en la figura 1A. Esta separación evita el derrame y/o la contaminación cruzada cuando se sella la cavidad (7) cuando se proporciona la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente.
El uso de un borde con una muesca tiene la ventaja de constituir un sello claramente definido de la cavidad, mientras que de hecho se evita la contaminación cruzada entre el adhesivo y el material cristalino líquido. Sin embargo, cuando se aplica el adhesivo, la precisión de alineación del método de deposición debe ser lo suficientemente alta para lograr el efecto deseado. La baja precisión podría dar como resultado la inclusión de burbujas en el sello y más particularmente entre el adhesivo en la muesca y el borde. Dichas burbujas dispersan la luz entrante y reducirían la calidad óptica general del dispositivo. Por lo tanto, en algunas realizaciones es útil no extender el borde hacia el segundo sustrato termoplástico, sino extender la muesca para que entre en contacto con la cavidad. Cuando entonces se aplica un adhesivo, la ubicación exacta del borde interior de este adhesivo hacia la cavidad es menos importante y la inclusión de burbujas se puede evitar más fácilmente ya que el adhesivo está en contacto directo con la cavidad. Ejemplos de tales realizaciones se muestran en las figuras 1B, 1C y 1D. En estas realizaciones, el adhesivo podría llenar solo parcialmente la muesca, ya que la posición del borde interior del adhesivo podría diseñarse para que esté más lejos del inicio del borde. De esta forma, podría evitarse el desbordamiento en la cavidad debido a una mala precisión de deposición. El borde que incluye la muesca de extensión, la estructura difractiva y los espaciadores se pueden realizar mediante un proceso de nanoimpresión. El borde, la estructura difractiva y los espaciadores tienen entonces la misma composición de material.
En algunas realizaciones, el borde como un todo podría estar hecho de un adhesivo 15. Tal realización se muestra en la figura 1C. En esta figura, en el lado izquierdo, el borde está separado ligeramente de la estructura difractiva. Esto podría ser interesante para evitar la interacción entre la estructura difractiva y el adhesivo, lo que podría no ser ventajoso. En el lado derecho de la figura, el adhesivo 15 se muestra directamente adyacente a la estructura difractiva. Cuando las técnicas de aplicación del adhesivo son fiables, dicha configuración puede realizarse. El espaciador y la estructura difractiva tienen la misma composición de material.
La figura 1D muestra una realización adicional en la que espaciadores 21 adicionales se proporcionan en el borde. Cuando el borde está diseñado para tener una anchura grande, y el adhesivo se aplica primero en forma líquida, los espaciadores adicionales en el borde también podrían ser ventajosos para evitar el desbordamiento del adhesivo en la cavidad. La altura de los espaciadores adicionales no necesita ser igual a la altura de los espaciadores en la cavidad. Ambas alturas se ajustan preferiblemente para tener el mismo nivel superior con respecto a la primera capa 2 como para mantener el sustrato superior, que es la segunda capa 3 termoplástica óptica transparente, recto. Los espaciadores 21 adicionales se forman preferiblemente mediante un proceso de nanoimpresión. En este caso, el espaciador, el elemento difractivo, el borde y los espaciadores adicionales tienen preferiblemente la misma composición de material.
Como se analiza en el tercer aspecto, un canal (19) puede estar presente en el borde (6), dando paso a la cavidad (7) incluso después del cierre del mismo por la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente. La figura 9 muestra una vista lateral y una sección transversal horizontal AA de la misma de un dispositivo óptico (1) que contiene dicho canal (19). En una realización, el canal (19) se extiende sobre todo el ancho del borde (9).
Similar a lo descrito anteriormente, la muesca en el borde puede extenderse hasta el canal, permitiendo que el adhesivo entre en contacto con el material cristalino líquido que pasa a través del canal. El canal solo podría estar presente en la parte superior del borde, por ejemplo, igual a la altura de la muesca. El canal podría entonces formarse al no cubrir el borde completo con un adhesivo. En otras realizaciones, la altura del canal podría ser mayor, extendiéndose potencialmente sobre toda la altura del borde. Tal realización se muestra en la figura 9C.
Cuando el borde está hecho de un solo adhesivo, dicho canal también podría estar presente al no cubrir toda el área del borde cuando se aplica el adhesivo.
El material fluido que llena la cavidad (7) puede ser un material cristalino líquido, un material polimérico de índice de refracción variable, un colorante variable, un electrolito electrocrómico o una resina. Preferiblemente, el índice de refracción del material (10) cristalino líquido se corresponde con el índice de refracción del elemento (4) óptico difractivo, el borde (6) y el adhesivo (15) al menos para uno de los estados del material (10) cristalino líquido. Por ejemplo, el índice ordinario del cristal líquido E7 bien conocido es igual al pegamento UV NOA74.
El sustrato inferior que contiene la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, y el primer electrodo (8) óptico transparente, y el sustrato superior que contiene la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, y el segundo electrodo (9) óptico transparente, están a una distancia fija (d) establecida por una pila de un espaciador (5) en la parte superior del elemento (4) óptico difractivo y, en paralelo, por el borde (6), estando ambas estructuras (5-4, 6) colocadas entre ambos sustratos como se ilustra en la figura 1. Esta altura puede estar entre 10 nanómetros (nm) y 100 micrómetros (|um), de forma típica entre 50 nm y 50 |um.
En una realización preferida, el borde (6), el espaciador (5) y el elemento (4) óptico difractivo tienen la misma composición de material (12). Por ejemplo, el espaciador (5), el elemento (4) óptico difractivo y el borde (6) pueden
hacerse a partir de un monómero de alto índice de refracción, tal como diacrilato de bisfenol flúor o pegamentos UV de alto índice de refracción, tales como NOA 1625 o NOA 164.
Como se describe a continuación, el borde (6), el espaciador (5) y el elemento (4) óptico difractivo pueden formarse utilizando tecnología de nanoimpresión a partir de la misma capa (18), que tiene esta composición (12) de material, presente en el sustrato inferior.
Preferiblemente, la superficie del elemento (4) óptico difractivo, superficie que está orientada hacia la segunda capa termoplástica (3) contiene ranuras submicrométricas (14) configuradas como una capa (11) de alineación para un material (10) cristalino líquido. Durante el funcionamiento del dispositivo (1) estas ranuras ayudan a orientar los cristales líquidos presentes en la cavidad (7). Preferiblemente, otra capa (11) de alineación también está presente en el lado de la cavidad (7) adyacente al segundo electrodo (3) óptico transparente orientada así hacia la superficie ranurada. La figura 3 (a) es una vista en sección transversal que muestra cómo estas ranuras (14) están presentes en la superficie tridimensional del elemento (4) óptico difractivo. La figura 3 (b) proporciona una vista superior de esta superficie cuando las ranuras tienen un patrón circular, mientras que la figura 3 (c) proporciona una vista superior de esta superficie cuando las ranuras tienen un patrón paralelo. En la figura 3 también se observa que en esta realización el espaciador (5) en la parte superior del elemento (4) óptico difractivo y el elemento (4) óptico difractivo se forman a partir del mismo material que se ha descrito en los párrafos anteriores.
Estas ranuras se pueden crear cuando se forma el elemento (4) óptico difractivo mediante nanoimpresión como se ha descrito en los párrafos anteriores. El molde utilizado en el proceso de nanoimpresión no solo contiene la forma negativa del borde (6), el espaciador (5) y el elemento (4) óptico difractivo, sino su superficie interior, al menos en la ubicación de la forma del elemento (4) óptico difractivo, contiene ranuras en, p. ej., un patrón circular o rectangular. Este enfoque permite formar estas 4 características (4, 5, 6, 14) de forma integral. Y.J. Liu y col describen la formación de dichos patrones de alineación mediante el uso de tecnología de nanoimpresión en “ Nanoimprinted ultrafine line and space nano-gratings for liquid crystal alignment” , como lo hace R. Lin y col. en “Molecular-Scale Soft Imprint Lithography for Alignment” .
Las propiedades de alineación del material (10) cristalino líquido no solo están determinadas por la geometría de las ranuras (14) mismas, sino también por el material que constituye el elemento (4) óptico difractivo en el que se forman las ranuras. Si se utiliza otro material para la misma configuración de las ranuras, puede formarse una capa (20) de alineación conforme adicional (no se muestra) que recubre estas ranuras (14) para proporcionar diferentes propiedades de alineación del material. Por ejemplo, puede recubrirse una capa de alineación homeotrópica, superponiendo al menos algunas de las ranuras si el material del elemento óptico difractivo alinea las moléculas de cristal líquido de manera plana. Esta capa (20) de alineación conforme puede cubrir la superficie ranurada completa del elemento (4) óptico difractivo. Alternativamente, solo parte de esta superficie ranurada puede cubrirse con esta capa de alineación conforme adicional permitiendo aprovechar la diferencia de las propiedades de alineación del material entre la capa (20) de alineación conforme adicional (no se muestra) y el elemento (4) óptico difractivo.
Una capa (13) de un material (17) de aplanamiento puede estar presente dentro de la cavidad (7) en la parte superior del elemento (4) óptico difractivo como se ilustra en la figura 4. Similar a la implementación ilustrada por la figura 3, una capa (11) de alineación puede estar presente en la parte inferior de la cavidad (7), mediante ranuras (14) formadas en la superficie de la capa (13) de aplanamiento, cuya superficie está orientada hacia la segunda capa termoplástica (3). Durante el funcionamiento del dispositivo (1) estas ranuras ayudan a orientar los cristales líquidos presentes en la cavidad (7). Preferiblemente, otra capa (11) de alineación también está presente en el lado de la cavidad (7) adyacente al segundo electrodo (3) óptico transparente, orientada así a la superficie ranurada.
Las propiedades de alineación del material (10) cristalino líquido no solo están determinadas por la geometría de las ranuras (14) mismas, sino también por el material que constituye la capa (13) de aplanamiento en el que se forman las ranuras. Si se utiliza otro material para la misma configuración de las ranuras, puede formarse una capa (20) de alineación conforme adicional (no se muestra) que recubre estas ranuras (14) para proporcionar diferentes propiedades de alineación del material. Por ejemplo, puede recubrirse una capa de alineación homeotrópica, superponiendo al menos algunas de las ranuras si el material del elemento óptico difractivo alinea las moléculas de cristal líquido de manera plana. Esta capa de alineación conforme puede cubrir la superficie ranurada completa de la capa (13) de aplanamiento. Alternativamente, solo parte de esta superficie ranurada puede cubrirse con esta capa de alineación conforme adicional permitiendo aprovechar la diferencia de las propiedades de alineación del material entre la capa (20) de alineación conforme adicional (no se muestra) y la capa (13) de aplanamiento
Los materiales (12, 17) de respectivamente el elemento (4) óptico difractivo y la capa (13) de aplanamiento, al menos en su interfaz, pueden tener el mismo índice de refracción. Además, la constante dieléctrica en campos eléctricos de baja frecuencia (p. ej. 1 Hz-10 kHz) de estos materiales (12, 17) puede diferir.
Este material (17) de aplanamiento también se puede utilizar para formar la parte superior del borde (6). Si hay una muesca (16)presente, se forma en este material (17) de aplanamiento como se ilustra en la figura 4. En comparación con el dispositivo óptico (1) ilustrado por la figura 1, en el dispositivo óptico (1) de la figura 4 la cavidad (7) está bordeada por este material (17) de aplanamiento en su parte inferior y laterales, y en su parte superior por el sustrato superior que contiene la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, y cuando está presente el segundo electrodo (9) óptico transparente.
En la implementación como se ilustra en la figura 4, el sustrato inferior que contiene la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, y cuando está presente el primer electrodo (8) óptico transparente, y el sustrato superior que contiene la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, y cuando está presente el segundo electrodo (9) óptico transparente, están a una distancia fija (d) establecida por la pila de un espaciador (5) encima de la capa (13) de aplanamiento que cubre el elemento (4) óptico difractivo y, en paralelo, por el borde (6), estando ambas estructuras (4-5-13, 6) colocadas entre ambos sustratos como se ilustra en la figura 4. Esta altura puede estar entre 10 nanómetros (nm) y 100 micrómetros (μm), de forma típica, entre 50 nm y 50 μm.
Como se describe a continuación, el espaciador (5), y si está presente la muesca (16), se pueden formar en la capa (13) de aplanamiento suprayacente al sustrato inferior usando tecnología de nanoimpresión. Cuando se nanoimprime el espaciador (5) la cavidad (7) se forma. Nuevamente, cuando un material (10) cristalino líquido llena la cavidad (7) y un adhesivo (15) llena la muesca (16), ambos materiales están separados por la pared lateral del borde (7) adyacente al elemento (7) óptico difractivo como se ilustra en la figura 4. Esta separación evita el derrame y/o la contaminación cruzada cuando se sella la cavidad (7) cuando se proporciona la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente.
Un dispositivo óptico (1) como se ilustra en la figura 1 o la figura 3 es un dispositivo plano. Si se desea, puede obtenerse una versión curva del mismo sometiendo el dispositivo óptico (1) a un proceso de termoformado como se analizará en el tercer aspecto de esta descripción. Preferiblemente, el dispositivo óptico (1) tiene una curvatura esférica. Puede entonces obtenerse una curvatura predeterminada de las capas termoplásticas (2, 3) y, por lo tanto, del dispositivo óptico (1) como se ilustra en la figura 2. Un dispositivo óptico curvo de este tipo (1) puede utilizarse, entre otros, como lente de inserción, como se analizará en el segundo aspecto de esta descripción.
Como ya se muestra en la figura 1, figura 2 y figura 4, el dispositivo óptico (1) además puede contener un par de electrodos transparentes ópticos (8, 9) en lados opuestos de la cavidad (7). Un primer electrodo (8) óptico transparente está presente adyacente a la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, mientras que un segundo electrodo (9) óptico transparente está presente adyacente a la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, por lo que el elemento (4) óptico difractivo está entre ambos electrodos (8, 9) ópticos transparentes.
El segundo electrodo (9) transparente óptico de forma típica está sobre la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente en el lado de la cavidad (7) como se ilustra en la figura 1, figura 2 y figura 4. El primer electrodo (8) óptico transparente puede estar presente entre el elemento (4) óptico difractivo y la primera capa (2) termoplástica óptica transparente como se ilustra en la figura 1, figura 2 y figura 4. Si hay una capa (13) de aplanamiento presente, como se ilustra en la figura 4, este primer electrodo (8) óptico transparente puede estar presente entre esta capa (13) de aplanamiento y el elemento (4) óptico difractivo.
La configuración del electrodo (8, 9) puede permitir que se aplique un campo eléctrico no uniforme sobre el material (10) cristalino líquido cuando está presente en la cavidad (7). A este efecto, el primer electrodo (8) transparente óptico se ubica en la parte superior del elemento (4) óptico difractivo cerca de la cavidad. Si el primer electrodo (8) óptico transparente se ubica entre el elemento (4) óptico difractivo y la primera capa (2) termoplástica óptica transparente como se ilustra en la figura 1, figura 2 y figura 4, se utilizará una capa (17) de aplanamiento con una constante dieléctrica que difiera de la constante dieléctrica del elemento (4) óptico difractivo.
Los electrodos ópticos transparentes pueden estar hechos de materiales tales como Óxido de Indio Estaño (ITO, Indium Tin Oxide), nanoalambres de plata ClearOhm® o tintas AGFA Orgacon. Debido a la fragilidad del ITO, pueden utilizarse materiales menos rígidos y más flexibles tales como PEDOT:PSS, grafeno, nanotubos de carbono o nanocables de plata. Los electrodos ópticos transparentes (8, 9) puede modelarse para direccionar individualmente diferentes zonas del elemento (4) óptico difractivo. Estos electrodos también pueden modelarse para reducir la capacidad total, p. ej., solo teniendo electrodos dentro del área del elemento (4) óptico difractivo o para separar el electrodo dentro de esta área desde el electrodo dentro del área del borde (6).
En un segundo aspecto de esta descripción, los dispositivos ópticos (1) como se describe en el aspecto anterior, se utilizan en instrumentos ópticos. Cuando se inserta en un instrumento óptico, el dispositivo óptico (1) se configura para ajustar el perfil de fase de la luz hacia el ojo.
Dicho instrumento óptico puede ser una lente, donde el dispositivo óptico se utiliza como inserto de lente. Cuando se consideran aplicaciones oftálmicas, la lente podría ser una lente de gafas, una lente de contacto o una lente intraocular. Dado que tanto las lentes de gafas como las lentes de contacto generalmente tienen forma de menisco, el dispositivo óptico puede integrarse más fácilmente en la lente, cuando el dispositivo óptico (1) también está curvado con una curvatura sustancialmente igual que la curvatura de la lente en la que debe incorporarse. De forma típica, el dispositivo óptico se curvará entonces en dos direcciones ortogonales. Para las lentes intraoculares, puede incorporarse un dispositivo óptico plano o curvado.
Dichos instrumentos ópticos pueden contener más de un dispositivo óptico (1). Estos dispositivos ópticos (1, 1') se pueden apilar. Al apilar múltiples dispositivos ópticos (1, 1'), pueden combinarse las propiedades electroópticas de los
dispositivos ópticos individuales. Por ejemplo, dos dispositivos llenos de cristal líquido nemático pero con una alineación ortogonal pueden conducir a una lente sintonizable independiente de polarización.
En las implementaciones ilustradas por la figura 5 y la figura 6, dispositivos ópticos (1, 1') respectivamente sin y con capa (13, 13') de aplanamiento se apilan.
En un tercer aspecto se describen métodos para fabricar dispositivos ópticos según el primer aspecto. Dichos métodos (100) de fabricación del dispositivo óptico (1), comprenden (30) proporcionar una primera capa (2) termoplástica óptica transparente, (40) formar mediante nanoimpresión sobre la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, al menos uno de un espaciador (5), un elemento (4) difractivo óptico y un borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico y el espaciador (5), y (50) proporcionar una segunda capa (3) termoplástica óptica transparente formando así una cavidad (7) que contiene el espaciador (5) y el elemento (4) difractivo óptico por lo que el espaciador (5) está entre el elemento (4) difractivo óptico y la segunda capa (2) termoplástica óptica transparente. Este método se ilustra mediante la figura 7 (a).
La tecnología de nanoimpresión es una tecnología de creación de patrones más simple, económica y de alto rendimiento en comparación con el modelado litográfico utilizado en la tecnología de semiconductores y de fabricación de paneles planos. Como se describe, entre otros, en “A review of roll-to-roll nanoimprint lithography” , por Kooy y col., en Nanoscale Research Letters 2014 la litografía de nanoimpresión implica el uso de un molde prefabricado que contiene un patrón inverso al deseado. Este molde se prensa en un sustrato revestido con polímero, por lo que el diseño se replica en el polímero por deformación mecánica del mismo. Después de la deformación, el patrón se fija utilizando un proceso térmico en el polímero deformado o exponiendo el polímero deformado a luz UV dando como resultado un endurecimiento del patrón nanoimpreso. A continuación, se retira el molde. El patrón inverso puede corresponder a una única estructura a formar. La formación de una matriz de estructuras en el polímero requiere entonces repetir el proceso de nanoimpresión tantas veces como número de estructuras sean necesarias. El rendimiento puede aumentarse si el molde contiene una matriz del patrón inverso, por lo que durante una única nanoimpresión el número deseado de estructuras se forma simultáneamente en el mismo polímero.
Implementaciones de este método (100) se ilustran adicionalmente en la figura 7 (b) a (d). La figura 7 (b) ilustra la implementación mediante la cual el espaciador (5), el elemento (4) difractivo óptico y el borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico se forman mediante tecnología de nanoimpresión (40). Como se ilustra en la figura 7 (c), en tal implementación una capa (18) de una composición de material (12) se puede proporcionar (41) sobre la primera capa transparente óptica (2), o, si está presente sobre el primer electrodo óptico transparente (8). En esta capa (18) el espaciador (5) , el elemento (4) difractivo óptico y el borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico son (42) nanoimpresos, por lo que todos estos elementos tienen la misma composición de material. El espaciador (5) y el elemento (4) difractivo óptico se apilan uno sobre otro manteniendo así una distancia controlada (d) entre ambas capas termoplásticas (2, 3). La Figura 7 (d) ilustra la implementación mediante la cual después de la nanoimpresión del espaciador (5), el elemento (4) difractivo óptico y el borde (6) se proporciona una capa (13) de aplanamiento (71). En esta capa (13) de aplanamiento el espaciador (5) y, por lo tanto, la cavidad (7) se forma mediante otro proceso de nanoimpresión (72).
Como se ha descrito en el primer aspecto, la superficie inferior de la cavidad (7), ya sea la superficie del elemento (4) óptico difractivo o la superficie de la capa (13) de aplanamiento que cubre este elemento óptico (1), se pueden ranurar durante el proceso de nanoimpresión respectivo (32, 62) formando así una capa (11) de alineación para un material (10) cristalino líquido.
Asimismo, una muesca (16) puede formarse en el borde (5), alejado de la cavidad (7). Si se utiliza un proceso de nanoimpresión para el borde (5), esta muesca (16) también se puede formar durante este proceso de nanoimpresión (32, 62).
Los métodos (100) descritos en los párrafos anteriores pueden comprender además formar un primer electrodo (8) óptico transparente adyacente a la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, formar un segundo electrodo (9) óptico transparente adyacente a la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, por lo que al menos la cavidad (7) está entre ambos electrodos ópticos transparentes (8).
El sustrato inferior que comprende sobre la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, el espaciador (5), el elemento (4) difractivo óptico y el borde (6), opcionalmente, la muesca (16) en el borde (6) se une al sustrato superior que comprende la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, proporcionando, antes de proporcionar la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, un adhesivo (15) en la muesca (16) solamente.
Aunque en los métodos descritos anteriormente, se ha descrito la fabricación de un único dispositivo óptico (1), pueden fabricarse múltiples dispositivos ópticos (1, 1') usando técnicas de fabricación de semiconductores o pantallas planas. En lugar de formar, p. ej., mediante nanoimpresión en una capa (12), una única configuración de un espaciador (5) y un elemento (4) difractivo óptico, encerrado por un borde (6), puede formarse una matriz de tales combinaciones, ya sea en paralelo o secuencialmente, dando como resultado una matriz de: un espaciador (5) y un elemento (4) difractivo óptico, encerrado por un borde (6). Pueden extraerse uno o múltiples dispositivos de la matriz mediante, por ejemplo, punción o corte por láser.
Como se ilustra en la figura 7 (b), después de proporcionar la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, se obtiene un dispositivo óptico plano (1) como se ilustra en la figura 1 o la figura 4. Este dispositivo óptico plano (1) luego
puede someterse a un proceso de termoformado que da como resultado un dispositivo óptico curvo (1) como se ilustra en la figura 2, por lo que cada capa (2, 3) termoplástica óptica transparente tiene una curvatura predeterminada. Durante el proceso de termoformado, el dispositivo óptico (1) se coloca en un molde y se calienta hasta alcanzar al menos la temperatura de transición vítrea Tg de las capas (2, 3) termoplásticas transparentes ópticas, por lo que la fuerza mecánica aplicada deja que las capas termoplásticas asuman la forma del molde. A continuación, el molde se cierra y se enfría por debajo de esta temperatura de transición vítrea Tg para fijar la forma de las capas termoplásticas deformadas. Luego el dispositivo óptico (1), ahora curvado, se libera del molde. Alternativamente, el dispositivo óptico se puede sujetar en sus lados sobre un molde de un solo lado mientras se calienta. Durante el proceso de termoformado, el dispositivo óptico puede llevarse a la forma deseada creando una diferencia de presión sobre el dispositivo óptico (1). Dicha diferencia de presión puede obtenerse creando un vacío entre el dispositivo óptico o el molde, o creando una atmósfera de mayor presión por encima del dispositivo que se encuentra entre el dispositivo y el molde.
También pueden apilarse dispositivos ópticos (1, 1') unos encima de otros. En una implementación, dos dispositivos ópticos (1, 1') se fabrican, como se ha descrito en los párrafos anteriores de este tercer aspecto. Ambos dispositivos ópticos (1, 1') están apilados. Esta pila de dispositivos ópticos (1, 1') luego se somete a un proceso de termoformado que da como resultado un dispositivo óptico curvo (1) como se ilustra en la figura 5 o la figura 6, por lo que cada capa (2, 3) termoplástica óptica transparente tiene una curvatura predeterminada. En otra implementación, dicha pila de dispositivos ópticos (1, 1') se forma mediante la fabricación de un dispositivo óptico (1') encima de otro dispositivo óptico (1). En esta implementación, un primer dispositivo óptico (1) se fabrica como se ha descrito en los párrafos anteriores de este tercer aspecto. En la parte superior de este dispositivo óptico (1) un segundo dispositivo óptico (1') se fabrica como se ha descrito en los párrafos anteriores de este tercer aspecto. En lugar de proporcionar una primera capa (2') termoplástica óptica transparente para este segundo dispositivo óptico (1'), se puede utilizar la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente del primer dispositivo óptico (1) como la primera capa (2') termoplástica óptica transparente del segundo dispositivo óptico (1'). Una vez se fabrica el segundo dispositivo óptico (1') se apila sobre el primer dispositivo óptico (1). Luego la pila de dos dispositivos ópticos (1, 1') se termoforma, dando así a cada capa (2, 3, 2', 3') termoplástica óptica transparente una curvatura predeterminada.
En la figura 8 (a) a (d), se muestra una implementación de este método que da como resultado el dispositivo óptico (1) ilustrado por la figura 1. Preferiblemente, el dispositivo óptico se fabrica en una fábrica de pantallas planas o de semiconductores que permite aprovechar el proceso de fabricación permitiendo la producción a escala masiva del dispositivo óptico (1) comparable a la fabricación de circuitos semiconductores o pantallas planas.
Como una primera etapa ilustrada por la figura 8 (a), la primera capa (2) termoplástica óptica transparente se forma en un soporte temporal (no mostrado). La mayoría de los equipos de proceso de semiconductores o paneles planos están configurados para manejar paneles rígidos u obleas que tienen un diámetro de 10 cm o más. El uso de un soporte mecánico temporal de este tipo, en el que se forman los diferentes elementos del dispositivo óptico (1), permite utilizar este tipo de equipo que luego da como resultado un proceso de fabricación rentable y fiable. También asegura que la película o capa (2) termoplástica óptica transparente permanezca plana durante el procesamiento del dispositivo óptico (1), reduciendo así la variación de espesor total sobre la matriz de dispositivos ópticos (1) fabricados. La variación de espesor reducida es importante para etapas posteriores del proceso, tales como, p. ej., litografía y un proceso de llenado de una gota para proporcionar el adhesivo (15) y/o material (10) cristalino líquido cuando se llena respectivamente la muesca (16) y la cavidad (7) sin derrames. Gracias al tamaño del soporte mecánico temporal, pueden fabricarse múltiples dispositivos ópticos (1) en un solo soporte, lo que permite un gran rendimiento y, por lo tanto, un coste inferior por dispositivo óptico (1).
La primera película (2) termoplástica óptica transparente puede formarse en el soporte mediante laminación. De forma típica, la película laminada (2) tiene entre 5 um y 1000 um de espesor. Alternativamente, puede depositarse un material termoplástico en forma líquida sobre el soporte. El material líquido puede entonces curarse con UV o térmicamente, formando así la primera película (2) termoplástica óptica transparente. De cualquier manera, puede ser necesario un adhesivo temporal para unir la primera película (2) termoplástica óptica transparente al soporte, permitiendo liberar el dispositivo óptico (1) del soporte temporal después de completar el procesamiento. Las soluciones de soporte temporal están disponibles en compañías tales como TOK, Brewer Science, 3M, Nitto, etc. En algunos casos, la película (2) se fija mediante la aplicación de un vacío entre la película y el soporte.
En la primera capa (2) termoplástica óptica transparente, se forma una película conductora transparente para fabricar el primer electrodo (8) óptico transparente como se muestra en la figura 8 (b).
En el primer electrodo (8) óptico transparente, se forman el borde (6), el elemento (4) óptico difractivo y un espaciador (5). Como se ilustra en la figura 8 (b) una capa (18) de una composición (12) de material se forma sobre el primer electrodo (8) óptico transparente. Usando tecnología de nanoimpresión, el borde (6), el elemento (4) óptico difractivo y un espaciador (5) se forman en esta capa (18) como se muestra en la figura 8 (c), creando así una cavidad (7) en la ubicación del elemento (4) óptico difractivo. Esta capa (18) puede ser una capa única o una pila de capas, por lo que cada capa puede tener una composición de material diferente.
Una capa (11) de alineación se forma en la parte inferior de la cavidad (7) para controlar la orientación del material (10) cristalino líquido cuando está presente en la cavidad (7). Esta capa (11) de alineación puede crearse formando ranuras submicrométricas en la superficie de la estructura (4) óptica difractiva durante el proceso de nanoimpresión. La figura 3 ilustra un patrón circular y rectangular de ranuras en la superficie superior de la estructura (4) óptica difractiva.
La cavidad (7) puede llenarse y completarse mediante un proceso de llenado de una gota que comienza mediante la dispensación de material (10) cristalino líquido en un volumen microdispensado que coincide con el volumen de la cavidad (7). Posteriormente, el adhesivo (15) se dispensa en la muesca (16) presente en el borde (6), preferiblemente mediante el uso de un proceso de dispensación o serigrafía como se ilustra en la figura 8 (d). De forma típica, el adhesivo (15) puede ser un pegamento UV transparente, un pegamento térmico transparente o una combinación de ambos. El borde minimiza la contaminación cruzada entre la parte adhesiva, es decir, la muesca, y la parte electroactiva, es decir, la cavidad (7), mientras se crea una línea transparente entre ambas partes.
Mientras que las etapas anteriores describen la formación de la parte inferior o sustrato del dispositivo óptico (1), la parte superior o sustrato del dispositivo óptico (1) se forma formando la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente en otro soporte temporal (no mostrado). La segunda película (3) termoplástica transparente óptica puede formarse en este soporte mediante laminación. De forma típica, la película laminada (3) tiene entre 5 um y 1000 um de espesor. Alternativamente, puede depositarse un material termoplástico en forma líquida sobre el soporte. El material líquido puede entonces curarse con UV o térmicamente, formando así la primera película (3) termoplástica óptica transparente. De cualquier forma, puede ser necesario un adhesivo temporal para unir la segunda película (3) termoplástica óptica transparente al soporte, permitiendo liberar el dispositivo óptico (1) del soporte temporal después de completar el procesamiento. Las soluciones de soporte temporal están disponibles en compañías tales como TOK, BrewerScience, 3M, Nitto, etc. En algunos casos, la película (2) se fija mediante la aplicación de un vacío entre la película y el soporte.
En la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, se forma una película conductora transparente para fabricar el segundo electrodo (9) óptico transparente. Esta película conductora puede ser ITO. Debido a la fragilidad del ITO, pueden utilizarse materiales menos rígidos y más flexibles tales como PEDOT:PSS, grafeno, nanotubos de carbono o nanocables de plata. En este segundo electrodo (9) óptico transparente se forma otra capa (11) de alineación para controlar la orientación del material (10) cristalino líquido cuando está presente en la cavidad (7).
Para completar el proceso de llenado de una gota como se ha descrito anteriormente, este sustrato superior se lamina sobre el sustrato inferior usando una etapa de laminación al vacío como se ilustra en la figura 8 (d). La capa de pegamento (15) se cura, p. ej., a través de una etapa UV y/o una etapa térmica. De esta forma, se asegura la obtención de una cavidad completamente cerrada (7) sin interrupción en el sello.
Después de laminar ambos sustratos, los soportes temporales pueden retirarse mediante despegado. La matriz de dispositivos ópticos (1) así formada se corta en trozos en dispositivos ópticos planos (1) individuales como se muestra en la figura 1. Este dispositivo óptico plano (1) puede ser luego curvado por termoformado como se ha descrito anteriormente.
Un método alternativo para llenar la cavidad (7) con el material (10) cristalino líquido es crear durante la nanoimpresión un canal (19) al menos en la parte superior del borde (6). La figura 9 ilustra un dispositivo óptico (1) que tiene un canal (19) no solo en la parte superior sino que se extiende por toda la altura h del borde. El material (10) cristalino líquido se proporciona después de cerrar la cavidad (7) aplicando la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente. La cavidad (7) cerrada de los dispositivos ópticos individuales (1) luego puede llenarse con el material (10) cristalino líquido.
Además, la matriz de los dispositivos ópticos (1) también puede termoformarse simultáneamente mediante cualquiera de las técnicas mencionadas anteriormente con un molde apropiado. Después del termoformado, la matriz se trocea produciendo los dispositivos ópticos individuales (1, 1').
Claims (11)
1. Un dispositivo óptico (1), que comprende:
- una primera capa (2) termoplástica óptica transparente,
- una segunda capa (3) termoplástica óptica transparente,
- un primer electrodo (8) óptico transparente adyacente a la primera capa (2) termoplástica óptica transparente,
- un segundo electrodo (9) óptico transparente adyacente a la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente, y;
entre ambas capas termoplásticas (2, 3)
o un elemento (4) óptico difractivo adyacente a la primera capa termoplástica (2), en donde el elemento (4) óptico difractivo comprende una lente de Fresnel, o un espaciador (5) entre el elemento (4) óptico difractivo y la segunda capa termoplástica (3), y;
o un borde (6) que encierra el elemento (4) óptico difractivo, formando así, entre ambos electrodos (8, 9) ópticos transparentes, una cavidad (7);
en donde al menos una parte superior del borde (6) se forma a partir de un adhesivo (15), en donde la cavidad (7) se llena con un material (10) cristalino líquido;
en donde el adhesivo (15) está en contacto directo con la cavidad (7), en donde el espaciador fija una distancia (d) entre la primera capa (2) termoplástica óptica transparente y la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente,
en donde el espaciador (5) está presente dentro de la cavidad (7),
en donde el espaciador (5) y el elemento (4) óptico difractivo se forman usando tecnología de nanoimpresión a partir de una misma capa (18) y así tienen una misma composición de material (12).
2. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en donde el borde (6) está separado de la estructura difractiva (4).
3. Dispositivo óptico según la reivindicación 1 o 2,
en donde un lado del borde (6), que está en contacto directo con la cavidad, se forma a partir del adhesivo (15).
4. El dispositivo óptico (1) de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde solo la parte superior del borde (6), que está en contacto directo con la cavidad, se forma del adhesivo (15).
5. El dispositivo óptico (1) de la reivindicación 1, 3 o 4, en donde, una parte inferior del borde (6) también se forma usando tecnología de nanoimpresión a partir de la misma capa (18) como el elemento (4) óptico difractivo y el espaciador (5) y así tiene la misma composición (12) de material.
6. El dispositivo óptico (1) de cualquiera de las reivindicaciones 1 -5,
en donde la parte inferior del borde (6) comprende espaciadores (21) adicionales, y/o
en donde los espaciadores (21) adicionales se extienden desde la parte inferior del borde (6) sobre el segundo electrodo (9) óptico transparente.
7. El dispositivo óptico (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde ambas capas (2, 3) termoplásticas transparentes ópticas se curvan mediante un proceso de termoformado.
8. El dispositivo óptico (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo óptico comprende un canal (19) que se extiende a través del borde (6) en la cavidad (7).
9. El dispositivo óptico (1) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer electrodo transparente (8) está entre el elemento (4) óptico difractivo y la primera capa (2) termoplástica óptica transparente o en donde el primer electrodo transparente (8) está en la superficie del elemento (4) óptico difractivo orientado hacia la otra capa (3) termoplástica óptica transparente.
10. Un instrumento óptico que comprende al menos un dispositivo óptico (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Método para fabricar un dispositivo óptico (1), comprendiendo el método:
proporcionar una primera capa (2) termoplástica óptica transparente,
formar un primer electrodo (8) óptico transparente sobre la primera capa (2) termoplástica óptica transparente,
formar en el primer electrodo (8) óptico transparente usando tecnología de nanoimpresión a partir de una misma capa (18):
un elemento (4) difractivo óptico que comprende una lente de Fresnel, y un espaciador (5),
aplicar adhesivo (15) donde un borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico y el espaciador (5) se va a formar,
proporcionar una segunda capa (3) termoplástica óptica transparente con un segundo electrodo (9) óptico transparente formado sobre la misma
formando así una cavidad (7) que contiene el espaciador (5) y el elemento (4) difractivo óptico, y llenar la cavidad (7) con un material (10) cristalino líquido;
en donde la etapa de aplicar el adhesivo (15) se realiza después de la nanoimpresión del espaciador (5) y el elemento (4) difractivo óptico,
en donde el adhesivo (15) está en contacto directo con la cavidad (7),
en donde el espaciador (5) está entre el elemento (4) óptico difractivo y la segunda capa termoplástica (3) y fija una distancia (d) entre la primera capa (2) termoplástica óptica transparente y la segunda capa (3) termoplástica óptica transparente.
Método de la reivindicación 11, en donde la etapa de utilizar tecnología de nanoimpresión comprende además formar una parte de un borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico y el espaciador (5), y en donde la etapa de aplicar el adhesivo (15) se realiza después de la nanoimpresión del espaciador (5), el elemento (4) difractivo óptico y una parte de un borde (6) que encierra el elemento (4) difractivo óptico y el espaciador (5). Método de la reivindicación 11 o 12, en donde el dispositivo óptico (1) se curva mediante un proceso de termoformado.
El dispositivo óptico de cualquiera de las reivindicaciones 1-9 o el instrumento óptico de la reivindicación 10, obtenible usando el método de cualquiera de las reivindicaciones 11-13.
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