TWI832829B - 光學裝置及用於在光學裝置中建立電連接的方法 - Google Patents

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Abstract

光學裝置(3)包括提供在透光載體(15)上的透光電極層(2)，其中導電層(6)提供在第一電極層(2)上，導電層建立連接區域(4)，導電層所具有的厚度顯著大於電極層(2)的厚度，以及其中電極層(2)和載體(15)在連接區域中顯示穿孔，穿孔乃至少部分填充了導電材料(7)，其進一步連接到導電元件(1)，藉此則經由導電層(6)和導電材料而在電極層(2)和導電元件(1)之間建立電連接。

Description

光學裝置及用於在光學裝置中建立電連接的方法
本發明關於在光學裝置中而在導電元件和透光載體所承載的透光電極層之間建立電連接的方法。
美國專利公開案第2010/0225834號描述一種調適性液晶透鏡系統。於這透鏡系統，透明基板提供成透光載體。在這透光載體上則提供有導電層。導電層形成透光電極層。調適性液晶透鏡系統用於矯正視力的眼鏡。
於此種光學裝置，例如調適性液晶透鏡系統，有利的是具有極薄的電極層，因為它改善光學裝置的視覺外觀並且改善使用者對透明度的感受。具有薄電極層的缺點乃關於實現對這層的電連接。於美國專利公開案第2010/0225834號，電連接乃示意的示範並且顯示為與電極層一直線。然而，當使用極薄的電極層時，與該層成一直線的此種連接在實務上是不可能的或者至少極為麻煩。因此，於習用的液晶顯示器或其他調適性液晶透鏡，這些薄電極層一般而言藉由將上面放置它們的載體相對於彼此來側向位移而暴露在裝置的側面，這允許外部連接器固定在電極層的頂部上。這示範於圖10，其中電極層的暴露區域是以參考數字21所指。由於電極僅暴露在裝置的側面，故外部連接器的位置僅限於這些特定的暴露區域。
當吾人因此想要將調適性液晶透鏡整合於光學設備(例如眼鏡) 時，放置外部連接器的有限位置便大大減少了設計變化，例如連接器和透鏡之間的距離、透鏡相對於鏡框的位置。由於典型的眼鏡使用者想要從一大組尺寸改變的鏡框來選出他們所偏好的，並且每個透鏡位置應針對使用者瞳孔的位置而個人化以求最佳效能，故設計變化對於商業上可行的產品而言是必要的。替代選擇而言，雖然吾人或可預先製造多樣的設計變化，但是這導致需要為大部分人群提供大量所需庫存。
當實現電連接時，額外的困難是使該連接的視覺衝擊減到最少。於例如眼鏡的光學設備，電連接較佳而言對裝置具有最少的視覺衝擊。
本發明的目的是當電極層極薄時連接光學裝置中的電極層與導電元件，而仍允許有許多設計變化。
為此，本發明提出一種在光學裝置中而在導電元件和透光載體所承載的透光電極層之間建立電連接的方法，該光學裝置具有連接區域，其中方法包括以下步驟：將導電層施加到連接區域中的電極層上，導電層所具有的厚度顯著大於電極層的厚度；將連接區域中的載體穿孔；將連接區域中的電極層穿孔；在施加導電層之後，將連接區域中的導電層穿孔；以及其中方法後續包括以下步驟：以導電材料至少部分填充該穿孔，並且將導電元件連接到導電材料，藉此則經由導電層和導電材料而在電極層和導電元件之間建立電連接。
根據本發明，電極層和導電元件之間的連接是經由導電層和導 電材料所實現，如此則本發明的連接形成過程可以分為二個步驟。在第一步驟中，在電極層和導電層之間實現電連接。導電層施加到光學裝置之連接區域中的電極層。藉由將導電層施加到電極層，則可以實現可靠的電連接，因為導電層和電極層之間所做的接觸表面積夠大。因而，接觸電阻是夠低。換言之，電流將在操作時於橫向於電極層的方向上流動。導電層所具有的厚度顯著大於電極層的厚度。這允許在平行於導電層的方向上實現進一步電連接，並且更特別而言是在導電層和導電插塞(亦即至少部分填充穿孔的導電材料)之間的介面。此介面藉由將導電層穿孔並且後續施加導電插塞的導電材料而產生。因此，在本發明之連接形成過程的第二步驟中，將導電材料提供於穿孔中。穿孔穿過在施加了導電層之連接區域中的載體和電極層二者。結果，儘管是在連接的平行方向上，導電材料實現了對導電層的可靠連接，因為它有顯著較大的厚度。應注意到的是，用語「顯著較大的厚度」(significantly larger thickness)在本發明背景下指的是導電層和電極層之間的厚度比例為至少2，例如至少5，較佳而言至少10或甚至至少100。不排除高達1,000的比例。
導電元件可以輕易連接到在載體之外表面的導電材料。以此方式，則可以在外部導電元件和光學裝置之極薄的電極層之間獲得可靠的電連接。使用該電連接，則外部電路和電源可以連接到電極層而控制光學裝置。
外部導電元件適合是可撓性印刷電路的導體、導線或類似者。外部導電元件可以進一步是或包括連接器構件，或是電構件的電極，包括開關。導電元件通常耦合於微控制器、驅動器或如本身已知的其他控制器電路。舉例來說，電路經建構成從使用者介面(例如按鈕)接收感測訊號，並且將該感測訊號轉換成對電極層的控制訊號。此種控制訊號舉例來說具體實現成一或更多個預先界定電壓的訊號脈波。在存在多於一個的導電元件之情形，所有此種元件都可以導向單一微控制器、驅動器或其他控制器電路。然而，不排除每個 導電元件延伸至分開的控制器裝置或電路。
注意本發明界定成允許改變至少某些步驟的順序。穿孔的步驟可加以組合和同時執行，或者可以依序執行。載體可在導電層穿孔之前先被穿孔。在此，電極層可與載體或與導電層一起被穿孔，而偏好後面的選項。在施加導電層之後，以及在將載體、電極層和導電層穿孔之後，將導電材料引入穿孔中以至少部分填充穿孔。將藉由詳述在所述方法中的不同步驟可以如何被重新排序的方式而提出多個範例。所述穿孔的用語「至少部分填充」(at least partially filling)在本發明背景下是被理解為該穿孔不完全被導電材料所填充。舉例來說，它可以延伸到小於穿孔延伸穿入結構之頂表面的高度。或者是，導電材料可以施加到穿孔的(多個)側壁而留下空洞的內區域。再者，可以由於填充過程而產生空洞區域，因為用於填充穿孔的部分材料之後會消失或被移除。
進一步注意載體較佳而言乃廣泛解讀成直接接觸電極層的那一層，而在上面沉積了電極層。實務上，調適性液晶透鏡的製程可以提供聚合物層以承載電極層，其中聚合物層形成載體。或者是，透明的無機材料可以提供成載體。於再替代選擇性實施例，電極層直接施加到眼鏡或透鏡系統的透鏡材料，在此情形下的眼鏡或透鏡材料形成載體。於再不同的具體態樣，用於界定調適性液晶透鏡的電極層、導電層和任何進一步層可以施加到包括一或更多層的載體上。在製造的進一步階段，載體的至少某些層然後被移除，並且可選擇而言由一或更多個透光載體和/或眼鏡或透鏡材料所取代。
於較佳具體態樣，調適性液晶透鏡首先製造出承載電極層的聚合物層，其然後藉由將調適性液晶透鏡系統連接或夾在眼鏡或透鏡材料之間而整合於較大透鏡系統以形成光學設備。
於進一步具體態樣，直接接觸電極層的聚合物層與眼鏡或透鏡材料的組合乃使用作為載體。於此種解讀，載體是以當中整合了液晶透鏡的透 鏡或半透鏡來延伸。由於調適性液晶透鏡、其載體和完整的光學裝置可以由聚合物所製成，故可以藉由譬如鑽鑿、雷射切割、打孔或以銳利工具來切割而輕易獲得它們的穿孔。
較佳而言，光學裝置具有功能區域，並且光學裝置包括至少一進一步透光電極層，其提供在光學裝置的軸向上而與第一電極層有距離(d)，並且方法進一步包括：在連接區域和功能區域之間的至少一進一步電極層中提供電中斷。功能區域適合包括菲涅耳(Fresnel)透鏡和液晶材料。電絕緣和光學透明的材料適合側向存在於液晶材料周圍。這電絕緣材料較佳而言延伸到(多個)連接區域裡，並且與之覆蓋導電層和電極層。較佳而言，這電絕緣材料使用作為或包括間隔物，其界定電極層和進一步電極層或進一步透光載體之間的距離。菲涅耳透鏡提供於電極層和進一步電極層中的某一者上。液晶材料提供在該菲涅耳透鏡和該些電極層的另一者之間。電絕緣材料存在而側向相鄰於該菲涅耳透鏡和該液晶材料，並且延伸到連接區域和進一步連接區域，以及在將電極層和導電層穿孔之時穿孔。舉例而言，於形成為調適性液晶透鏡系統的光學裝置，光學裝置包括彼此實質平行的二電極層。較佳而言，電極層各界定在透光載體上並且安排成面向彼此。實務上，這些電極層延伸成彼此靠近。因為這些層延伸成彼此靠近，所以有可能當第一電極層被穿孔時，第二電極層被同等的穿孔。即使當第二電極層不會提供有導電層時，也無法保證導電材料毫不接觸第二電極層。因此，為了確認導電材料和第二電極層之間沒有實現電連接，電中斷提供在連接區域和功能區域之間的進一步電極層中。由於電中斷的緣故，保證導電元件與功能區域中的第二電極層隔離，而導電元件同時連接到功能區域中的第一電極層。使用這方法，則所選擇的某一電極層可以可靠的連接到光學裝置外部的導電元件，而其他層則與此電元件隔離。
較佳而言，光學裝置具有進一步連接區域，並且方法針對至少 一進一步電極層中的每一者而包括以下進一步步驟：將進一步導電層施加到進一步連接區域中的進一步電極層上，該進一步導電層所具有的厚度顯著大於進一步電極層的厚度；將進一步連接區域中的載體進一步穿孔；將進一步連接區域中的進一步電極層進一步穿孔；在進一步連接區域和功能區域之間的電極層中提供進一步電中斷；以及其中方法後續包括以下步驟：以進一步導電材料至少部分填充進一步穿孔，並且將進一步導電元件連接到進一步導電材料，藉此則經由進一步導電層和進一步導電材料而在進一步電極層和進一步導電元件之間建立電連接。
將第二層連接到第二導電元件的機制乃類似於上述將第一電極層連接到第一連接元件的方法。根據較佳的方法，二電極層可以獨立的連接到個別的導電元件，即使當電極層極薄以及即使當電極層實體鋪放成彼此靠近亦然。此種連接允許電路和電源控制電極層之間的電壓。較佳而言，進一步連接區域的位置相鄰於連接區域，並且進一步連接區域顯示不與連接區域重疊。
可以在施加電極層的期間或之後獲得電中斷。用於圖案化施加電極層的技術包括印刷、使用阻劑的圖案化沉積、在底下模板上的電沉積(例如藉由無電沉積和/或電鍍)。用於移除部分沉積層的技術舉例來說包括蝕刻、打孔、切割。於一具體態樣，電中斷藉由切掉連接區域中的進一步電極層而獲得，並且進一步電中斷藉由切掉進一步連接區域中的電極層而獲得。切掉處的視覺衝擊是可忽略的，因為另一電極層提供有相同面積的連接表面。切掉電極層是極有效的，因為它除去了在該區域中實現對該層有不要之連接的可能性。
較佳而言，導電層乃根據有限制延伸的圖案來施加。舉例來說，導電層的側向延伸可以設定成使得導電層的表面積是之後所施加的穿孔之 表面積的至少二倍。較佳而言，導電層所具有的直徑(在平行於底下載體的平面上)是穿孔之直徑的至少二倍。在導電層和/或穿孔會具有圓形表面積的情形，直徑是指最短直徑。藉此產生了公差區域，如此以克服穿孔步驟的任何不對齊。將了解導電層的直徑甚至可以大於穿孔之直徑的二倍，舉例來說至少四倍、至少五倍，如此以匹配穿孔對齊的正確程度。
導電層可以藉由不損傷底下任一層的任何適合沉積技術而施加，舉例來說包括電鍍、網版印刷、施加焊料膏、施加導電黏著劑(舉例來說包括銀膏或包括導電填料的任何其他材料)。然而，偏好產生較為均質的層，如此以使施加在穿孔中之導電材料所具有的導電表面積達到最大。
於較佳具體態樣，方法進一步包括以下步驟：在準備穿孔和可選擇的進一步穿孔之前，組裝載體、電極層、導電層與進一步透光載體、進一步透光載體上的進一步電極層、至少一載體上的一或更多個中間層。
中間層可以包括菲涅耳透鏡、液晶材料和電絕緣材料，其中菲涅耳透鏡可以提供於電極層和進一步電極層中的某一者上，其中液晶材料可以提供在該菲涅耳透鏡和該些電極層的另一者之間，該菲涅耳透鏡和該液晶材料可以存在於功能區域中，以及其中電絕緣材料可以存在而側向相鄰於該菲涅耳透鏡和該液晶材料，該電絕緣材料可以延伸到連接區域並且可以在將電極層和導電層穿孔之時穿孔。
這意謂載體、電極層和導電層僅在組裝之後才穿孔。由於它顯著較大的厚度，故導電層實務上可輕易被視覺識別。因此可以在組裝之後偵測出要穿孔的位置。
較佳而言，方法進一步接續包括：在組裝步驟之後，將連接區域中的載體、電極層和導電層同時穿孔。以此方式，則穿孔可以一次做完。為了避免穿孔相對於導電層的位置有不對齊，導電層較佳而言所具有的寬度大於 穿孔所意欲的直徑。為了建立可靠的電連接，要求該穿孔將導電層至少部分穿孔。藉由根據圖案來提供導電層，則操作員可以選擇要在何處將光學裝置穿孔，只要該穿孔將圖案化導電層至少部分穿孔即可。
為了限制具有大表面積之導體層的可見度，可行的是將此種導體層細分成多個導體圖案。在此，圖案化提供了導體層，包括在連接區域裡的多個導體圖案，其中該些多個導體圖案所覆蓋的表面積是穿孔之表面積的至少三倍，較佳而言至少四倍。導體圖案舉例來說是長條，舉例來說長度0.5微米、寬度0.1微米。當多個此種圖案放置成彼此並排和在後面時，可以填充較大的表面積。在此種較大表面積裡做穿孔之時，該些導體圖案中的至少某些者將被部分移除。這最終將導致在此種導體圖案和導電插塞(亦即填充穿孔的導電材料)之間生成介面。如將了解，於此具體態樣，每個導體圖案將連接到底下的電極層。如將進一步了解，導體圖案的設計可以有所變化，並且某些可行的圖案顯示於圖5B和5D。
於進一步具體態樣，光學裝置提供有多個連接區域(其都連接到電極層)和/或多個進一步連接區域(其連接到進一步電極層)。替代選擇而言，連接區域和進一步連接區域具有長形。
所有討論的具體態樣(多個導體圖案、一系列分開的連接區域而每個區域具有導體層、長形導體)有助於針對各式各樣的光學設備(例如具有不同尺寸的一副眼鏡)而使光學裝置的製造標準化。由於穿孔有多個位置，故位置可以在製造的先期階段就選定。這給操作員在將光學裝置整合於較大系統(舉例而言為眼鏡)的自由度，而同時具有關於電極層之連接位置的預定自由度。再者，注意經由穿孔來連接光學裝置則顯著改善了將光學裝置舉例而言整合於眼鏡的設計自由度。將清楚的是實現在光學裝置邊緣的連接不可避免的會限制設計自由度。
於替代選擇性具體態樣，在組裝之前，較佳而言在施加個別的電極層和導電層之前，載體被穿孔以及/或者進一步透光載體提供有井或穿孔。於這具體態樣，穿孔的位置是可見的，這使對齊的問題減到最少。再者，由於載體中存在了穿孔，故剩餘的穿孔步驟被減到最少並且可以有效率的執行，以及以允許製造窄穿孔的技術來進行。其範例是溼式化學或乾式蝕刻，或者使用針。為了清楚起見，觀察到特別是在這具體態樣，可行的是某一載體僅提供有井而非穿孔，其中井是載體中的凹陷，其在載體的軸向上僅部分(亦即不完全)延伸穿過載體。整體產生「具有底部」(with bottom)的穿孔(亦即溝槽)認為是有助於沉積導電材料的有興趣的選項。
於再進一步具體態樣，將導電元件連接到導電材料的步驟包括以下步驟：將載體、任何進一步透光載體、一或更多個電極層、導電層、透明體之間的中間層所產生的系統夾住；提供孔洞，其穿過透明體和夾在其間的系統中的至少一者，該孔洞對齊於填充穿孔並且具有較小的直徑；將輔助性導電材料施加到所產生的孔洞裡；以及將導電元件連接到在此種透明體外面的此種輔助性導電材料。換言之，輔助性導電材料提供在導電材料裡所生成的鏜孔中。然而，這輔助性導電材料典型而言進一步延伸到孔洞外面，而有助於連接到導電元件。如果導電材料不會填滿穿孔，則任何剩餘的空洞可以在這步驟被填滿。為了有助於連接到導電元件，可以在一或更多個透明體的外面上提供手段，例如輔助性導電材料可以在當中延伸的井。輔助性透明材料舉例來說是導電膠，但也可以別種導電材料。
並非提供垂直連接到導電插塞(因此至少部分填充穿孔)，可行的反而是施加側向連接。後者認為是有利的，如此以經由額外孔洞和輔助性導電材料而使汙染風險減到最少。於這替代選擇性具體態樣，以在導電插塞結束的方式來側向提供孔洞。由於其尺寸的緣故，舉例來說直徑0.2~2毫米(例如 0.5~1.3毫米)並且高度100~300微米，任何孔洞可以輕易對齊於導電插塞。再者，導電插塞提供了可以施加和結合輔助性導電材料的均勻表面。此種側向連接較佳而言是在將光學裝置夾在二透明體(例如半透鏡)之間之後才施加。
本發明進一步關於光學裝置，其包括提供在透光載體上的透光電極層，其中導電層提供在第一電極層上，導電層建立連接區域，導電層所具有的厚度顯著大於電極層的厚度，以及其中電極層和載體在連接區域中顯示穿孔，該穿孔乃至少部分填充了導電材料，其進一步連接到導電元件，藉此則經由導電層和導電材料而在電極層和導電元件之間建立電連接。
於本發明的光學裝置，電極層經由光學裝置中的穿孔而連接到導電元件(舉例而言為導線)。這穿孔橫向於光學裝置以及橫向於電極層而延伸。實務上，由於電極層可以極薄，故可靠的電連接藉由首先提供導電層到電極層上而實現。導電層所具有的厚度顯著大於電層的厚度。這允許獲得可靠的連接，其中可以分為兩個步驟。在第一步驟，在填充穿孔的導電材料和施加到電極層的導電層之間實現了連接。在第二步驟，在導電層和電極層之間實現了可靠的電連接。因而，經由導電材料和經由導電層，則可靠的電連接實現在導電元件和電極層之間。
光學裝置的製造以及將光學裝置整合到較大結構(例如一副眼鏡)裡則可加以標準化，而同時增加光學裝置之整合者的設計自由度。光學裝置的整合者不限於以邊緣來將光學裝置連接到進一步導電元件，如此則可以自由操控光學裝置的邊緣。再者，視導電層如何施加到電極層而定，整合者在選擇穿孔位置時則有自由度。
較佳而言，至少一進一步透光電極層提供於光學裝置中而與電極層有距離，該至少一進一步電極層在連接區域和功能區域之間提供有電中斷。如上面關於本發明方法所解釋，提供進一步或第二電極層舉例而言則允許 生成調適性液晶透鏡系統。電中斷確保導電材料僅電連接到第一電極層，而不電連接到第二或進一步電極層。
較佳而言，進一步導電層提供在進一步電極層上，進一步導電層建立進一步連接區域，進一步導電層所具有的厚度顯著大於進一步電極層的厚度，以及其中進一步電極層和載體在進一步連接區域中顯示進一步穿孔，進一步穿孔乃至少部分填充了進一步導電材料，其進一步連接到進一步導電元件，藉此則經由進一步導電層和進一步導電材料而在進一步電極層和進一步導電元件之間建立進一步電連接。
於較佳的光學裝置，第一電極層以可靠的方式而連接到第一導電元件，如上所解釋。進一步或第二電極層以類似的可靠方式而連接到進一步或第二導電元件。這允許將第一和第二電極層連接到電路和電源，如此則可以控制電極層之間的電壓。以此方式，則可以操作光學裝置。當二電極層連接到個別導電元件時，同樣維持著有效率的製造和改善設計自由度等優點。
較佳而言，導電層和進一步導電層具有側向延伸，使得其表面積是穿孔之截面積的至少二倍。藉由進一步偏好，(多個)導電層的直徑是穿孔之直徑的至少二倍。在此背景下，表面界定成可以做出穿孔以便經由圖案化導電表面來建立與電極層之連接的總面積。根據這定義，表面所延伸的區域大於導電層，因為當導電層僅被部分穿孔時(舉例而言在導電層的側緣)可以實現連接。也根據此具體態樣，導電層的表面積可以顯著小於可以實現連接的表面積，舉例而言這是當圖案由一或多條薄線所形成時。尤其是當已經組裝了載體裝置、電極層和導電層之後而穿孔對形成在這些元件中時，較大結構中之光學裝置的整合者在選擇何處穿孔時則有自由度。穿孔可以做在整個導電層上，也可以做在導電層的邊緣。為了獲得可靠的電連接，穿孔應至少部分穿過導電層。
1:導電元件
2:第一電極層
3:光學裝置
4:連接區域
5:功能區域
6:導電層
7:導電材料
8:進一步電極層
9:電中斷
10:進一步連接區域
11:進一步導電層
12:進一步導電材料
13:進一步導電元件
14:進一步電中斷
15:載體
16:第一步驟
17:第二步驟
18:載體操控區
19:菲涅耳透鏡
20:孔洞
21:暴露區域
前面和/或關於申請專利範圍之方法項所討論的任何特色也適用於所得的光學裝置。現在將相對於示範本發明之某些較佳具體態樣的圖式來更詳細描述本發明。於圖式：圖1示範本發明之第一具體態樣的截面；圖2示範本發明之第二具體態樣的截面；圖3示範電連接的步驟；圖4示範本發明之第二具體態樣的前視圖，其顯示如何整合到較大結構裡是彈性的；圖5示範連接表面的多個圖案；圖6~9示範本發明方法的不同具體態樣；以及圖10示範先前技藝的狀況。
於圖式，相同的參考數字已經指派給相同或類似的元件。
圖1示範在載體15上的電極層2。載體15是透光的，並且較佳而言形成為聚合物層或片，其用於製程以支撐電極層。替代選擇而言，載體15形成為透鏡或至少部分的透鏡。在這背景下，注意電極層2可以直接施加到透鏡或部分的透鏡。替代選擇而言，電極層2可以首先製造到聚合物片上，其然後連同聚合物片一起施加到透鏡或部分的透鏡。於此種狀況，載體被延伸並且可以界定成組合了透鏡或部分透鏡的聚合物片。透鏡可以整合於較大結構中，舉例而言整合於眼鏡或相機的透鏡系統或者整合於另一透鏡系統中。載體15可以形成為一件，其稱為(單一)載體；或者形成為多件，其稱為延伸載體。載體15 可以由玻璃或塑膠所製成。延伸載體15的技術可以用於在兩個玻璃或塑膠件之間夾住多個電極層，而一起形成光學裝置，藉此將光學裝置整合於較大透鏡結構中。圖2的具體態樣顯示此種狀況。
電極層2是由載體15所支撐。電極層2可以連接(舉例而言為膠黏或另外附接)到載體15。電極層2極薄，並且實務上可以具有約100奈米的厚度。為了將電極層2連接到外部導電元件1，導電層6施加到電極層2。穿孔則做在載體、電極層、導電層6中。導電材料7至少部分延伸穿過該穿孔。導電材料7可以連接到導電元件1，經由導電層6而藉此使電極層2與導電元件1互連。導電材料7可以由液態施加的材料所形成，其在施加之後於穿孔中硬化。替代選擇而言，導電材料可以由釘栓、鉚釘或其他元件所形成，其可以被推、夾或另外受力而進入穿孔以建立連接。在導電材料是由釘栓、鉚釘或其他元件所形成的情形，後者或可是中空的。
電極層2和載體15一起形成光學裝置3。於光學裝置3，連接區域4和功能區域5可加以區別。連接區域4和功能區域5可以具有極類似的性質和結構，而區域4和5之間沒有明確邊界。連接區域4和功能區域5可以實體分離，或者替代選擇而言僅可以由它們意欲的功能來區別。於連接區域4，實現了導電元件1和電極層2之間的連接。這電連接要求存在了至少某些元件，其干擾光學裝置3的透明度。換言之，導電層6典型而言不是透明的。而且，填充載體和電極層中之穿孔的導電材料7典型而言不是透明的。電極層2在區域4和5中乃一體成形，如此則單一電極層2可以在連接區域4中連接並且可以在功能區域5中進行其功能。
於光學裝置3的功能區域5，由於將視覺干擾性元件的影響減到最少而優化了透明度。於這功能區域5，電極層2可以被供電，如此則電極層2可以進行其功能。這功能的範例進一步描述於本敘述，並且較佳而言關於可控 制的菲涅耳透鏡，其中透鏡功能可以使用液晶科技而活化或去活化。替代選擇而言，電子構件可以連接到電極層以在功能區域5中進行一或更多個預定的功能。範例或此種構件是可以開關的發光二極體(LED)。
圖2示範根據本發明之較佳具體態樣的光學裝置3。於圖2的光學裝置3，液晶透鏡系統夾在兩個載體15之間。液晶透鏡系統包括電極層2和進一步電極層8，其提供成彼此之間有距離。於功能區域5，菲涅耳透鏡19安排在電極層2和進一步電極層8之間。於圖2的具體態樣，菲涅耳透鏡19提供成相鄰於進一步電極層8。在電極層2和菲涅耳透鏡19之間，則提供有液晶。菲涅耳透鏡、液晶和電極層2、8提供成致使藉由對液晶供電和不供電，則菲涅耳透鏡19可以活化或去活化。以此方式，則獲得可切換的透鏡系統。
於圖2的光學裝置，提供了連接區域4，其中電極層2連接到導電元件1。連接電極層2和導電元件1的基本原理乃相同於上面關於圖1所述者。於圖2的具體態樣，穿孔和導電材料7不僅延伸穿過電極層2，也還延伸穿過進一步電極層8。雖然在連接區域4中僅電極層提供有導電層，但是不排除電連接被實現在導電材料7和進一步電極層8之間。為了確保沒有實現不要的連接，電中斷9提供在連接區域4和功能區域5之間而在進一步電極層中。這中斷9確保即使導電材料7會接觸進一步電極層8(由於進一步電極層8極薄而不太可能)，功能區域5中的導電材料7和進一步電極層8之間仍沒有連接。
當中電極層2連接到導電元件1的連接區域4顯示在圖的左手邊。在圖的右手邊，顯示了高度類似的連接，而將進一步電極層8與進一步導電元件13互連。這進一步連接乃使用相同於上述的技術而實現。尤其，進一步導電層11提供成抵靠著進一步電極層8。載體15、進一步電極層8和進一步導電層11被穿孔，並且進一步導電材料12至少部分填充該穿孔。進一步導電元件13可以連接到進一步導電材料12。進一步導電材料12互連於進一步導電層11，其轉而 連接到進一步電極層8。以此方式，則進一步電極層8經由進一步導電材料12和進一步導電層11而連接到進一步導電元件13。為了確保在進一步導電材料和電極層2之間沒有實現電連接，進一步電中斷14提供在功能區域5和進一步連接區域10之間。於圖2的具體態樣，顯示了功能區域，並且顯示了二個連接區域4和10。於圖2的具體態樣，功能區域5形成在連接區域4、10之間。然而，熟練人士將明瞭連接區域可以視有利於應用而自由安排在光學裝置3中。
基於以上敘述，熟練人士或可添加再進一步電極層，而達到的光學裝置包括電極層的堆疊，每個電極層則連接著明確區分的導電元件。
圖3示範如何實現導電元件1和電極層2之間的電連接。導電材料7至少部分填充光學裝置3的穿孔。穿孔典型而言橫向於載體15和電極層2而延伸。由於導電材料7橫向於電極層而延伸，故僅有極薄之導電材料7的周緣直接鋪放成與電極層2共線。測試已顯露在製造設定上要直接在電極層2和導電材料7之間獲得可靠的電連接是極為困難的。為了獲得可靠的連接，導電層6施加到電極層2。導電層舉例而言可以由銀墨所形成，其已知有良好的導電性質。此種油墨可以印刷到電極層上而不損傷該層。於光學裝置(尤其是透鏡)的背景下，注意這些透鏡典型而言是由塑膠材料所製成並且無法承受高溫。換言之，本發明的載體典型而言是由塑膠材料所製成，其無法忍受高溫。
導電層6的厚度顯著大於電極層的厚度。導電層舉例而言具有高於0.5微米的厚度，較佳而言高於1微米，更佳而言高於5微米；以及具有小於50微米的厚度，較佳而言小於40微米，更佳而言小於30微米。最佳而言，導電層具有約10微米的厚度。導電元件1和電極層2之間的電連接乃經由導電層6而實現。於此電連接6，可以分為兩個步驟。在第一步驟16，實現了導電材料7和導電層6之間的電連接。於第二步驟17，實現了導電層和電極層之間的電連接。將明白兩步驟連接是電連接的簡化理論解釋。根據此解釋，將明白的是，導電 層可以被部分穿孔或在導電層的邊緣穿孔，如此則導電材料7僅沿著導電層的部分周緣而觸及導電層。
圖4顯示的光學裝置3具有較大載體15，其調適成整合到較大結構裡。再者，於圖4，示範了連接區域4和進一步連接區域10如何相對於功能區域5來定位。圖4具體態樣中的導電層6和進一步導電層11具有長形。這形狀從功能區域5延伸朝向載體15的邊緣。導電層6和進一步導電層11實質平行於彼此而延伸。功能區域5提供在載體的中央部分。當將載體15整合到較大結構裡時，這設定具有顯著的優點。長形連接區域讓整合者在選擇何處將載體穿孔時有設計自由度。穿孔可以做在沿著導電層6和進一步導電層11的任何地方。只要穿孔乃至少部分穿過導電層6、11，就可以實現連接。
圖4A的設定在功能區域5周圍生成了載體操控區18，其中載體15可以被切割。這允許圖4的載體整合於具有大框的一副眼鏡以及具有小框的一副眼鏡。這允許將光學裝置的製程標準化。在整合之時，標準的光學裝置視較大結構而定來客製化。這提升了設計自由度以及優化了光學裝置3的製造。圖4B和4C示範載體操控區18如何提供關於在一副眼鏡中之最終位置的自由度，其中定位了液晶透鏡系統的功能區域5。圖4D示範載體操控區18如何進一步允許將液晶透鏡系統整合到具有不同形式的眼鏡裡。基於這些範例，將明白當將透鏡整合到較大結構裡時，這設定賦予設計自由度。
圖5顯示導電層6/11的多個圖案。於圖5A，提供的是直而連續的層。當導電材料是銀墨時，不可能看穿圖5A的層，因此導電層的視覺衝擊為高。圖5B、5C、5D顯示替代選擇性圖案，其形成為不連續層，如此則仍有可能至少部分看穿導電層6。於圖5B，導電層形成為格子。於圖5C，導電層形成為許多相鄰的環。藉此，環設計成具有小於穿孔直徑的內徑和大於穿孔直徑的外徑。注意不須精確穿孔在環之中或之上，而也可能穿孔在二環之間。於圖 5D，提供的是短線圖案。這些圖案的每一者允許實現可靠的電連接，並且有助於有關圖3所述的二步驟連接。當使用圖5B、5C或5D的導電層時，導電層6/11和導電材料7/12之間的電連接相較於圖5A的連續層而將顯著較小。連接無法沿著導電材料7/12的周邊而連續實現。然而，測試已顯示此種圖案足以實現可靠的連接。
圖6~9顯示製造圖2和3的光學裝置3之方法的不同具體態樣。在步驟1，提供電極層2、8。這電極層實施成允許操控提供在透明片上的極薄層。透明片形成載體。在電極層2、8上施加了導電層6/11。這導電層較佳而言以印刷來施加。再者，電中斷9/14在步驟3中生成。
在步驟4，組裝具有導電層和電中斷的兩個電極層，而菲涅耳透鏡19則組裝在其間。在組裝期間，電極層2、8的對齊是重要的以確保電極層的導電層6對齊於進一步電極層8的電中斷9。相等而言，進一步電極層8上的導電層11對齊於電極層2的電中斷14。在步驟4，形成了液晶透鏡系統。這液晶透鏡系統較佳而言形成為箔。在步驟5，這箔整合在兩個半透鏡之間，藉此延伸載體15。步驟5或可在遠方工廠來進行，舉例而言由光學儀器商來做。
在步驟6，載體被穿孔成以致形成孔洞20。孔洞20實質橫向於載體和電極層而延伸。孔洞20位在導電層6、11以將這些導電層6、11至少部分穿孔。在步驟7，孔洞20至少部分填充了導電材料7/12，藉此也連接外部導電元件1、13(未顯示於圖6~8)。
圖7顯示替代選擇性方法，其大大對應於圖6的方法，但是其中載體15是以兩個步驟來穿孔。在步驟5，電極層夾在預先穿孔之載體15的延伸部分之間。在這步驟5，載體15之預先穿孔的延伸部分乃對齊於液晶透鏡系統。在步驟6，將電極層和載體穿孔；在步驟7，將導電材料添加到孔洞。於圖7的具體態樣，孔洞是盲孔；而在圖6的具體態樣，孔洞是貫穿孔。
圖8顯示又一具體態樣，其中在步驟2，二孔洞被切割到電極層和載體裡。在步驟3，連接區域印刷在某一孔洞上，尤其是在某一孔洞的邊緣上。在步驟4，二電極層和載體組裝到透鏡系統裡。在步驟5，組件夾在二半透鏡之間，藉此延伸載體15。在步驟6，生成穿過導電層6的孔洞；在步驟7，添加導電材料。
圖6、7、8的不同方法顯示可以改變步驟的順序，而不偏離本發明的範圍。熟練人士將明瞭這些圖僅顯示有限數目的具體態樣，並且其他順序或可具有相同或類似的結果。
圖9示範另一較佳方法。測試已經顯示圖9的方法提供最可靠的電連接。於圖9，在第一步驟，電極層2、8提供在聚合物載體15上。電極層2、8提供有個別的導電表面6、11，並且提供有對應的中斷9、14。這些電極層2、8之間組裝了繞射結構(例如菲涅耳透鏡)，液晶則在其間。藉由這組裝，形成了堆疊，其視為液晶透鏡系統。由於聚合物載體15的緣故，這透鏡系統是可撓的，並且可以整合到較大結構裡(例如在眼鏡的半透鏡之間)。
在將可撓性透鏡系統整合到較大結構裡之前，透鏡系統被穿孔，如圖9的步驟2所示。圖9的步驟2顯示二孔洞20在導電層6、11的位置。在步驟3，這些孔洞填充了導電材料7。導電材料可以用液態形式來施加，或者可以呈插塞的形式。不排除中央區域會維持空的，而生成環形層的導電材料7。
在第四步驟，可撓性透鏡系統整合到較大結構裡。尤其，在步驟4，具有填充孔洞的堆疊被夾在兩個透明體之間，舉例來說在一副眼鏡之透鏡的半透鏡之間。這些半透鏡延伸了載體。
在步驟5，延伸的載體在導電材料的位置被穿孔。不排除至少一延伸載體被穿孔。由於施加體是透明的，故操作員或機器可以看到要在哪裡提供這些新的穿孔。穿孔在步驟6填充了輔助性導電材料以與電極層2、8建立外 部連接。填充可以用插塞來做，其呈液態形式(例如導電膠)。盆或井可以生成在延伸載體15的外面而用於輔助性導電材料，如此以將它連接到導電元件(例如導線或可撓性印刷電路)。
基於圖和敘述，熟練人士將能夠理解本發明的操作和優點以及其不同的具體態樣。然而應注意的是，所述描述和圖式僅打算用於理解本發明，而不打算用於將本發明限制於當中所用的特定具體態樣或範例。因此要強調本發明的範圍將僅由申請專利範圍所界定。
1:導電元件
2:第一電極層
3:光學裝置
4:連接區域
5:功能區域
6:導電層
7:導電材料
15:載體

Claims (14)

  1. 一種在光學裝置(3)中而在導電元件(1)和透光載體(15)所承載的透光電極層(2)之間建立電連接的方法，該光學裝置(3)具有連接區域(4)，其中該方法包括以下步驟：將導電層(6)施加到該連接區域(4)中的該電極層(2)上，該導電層(6)所具有的厚度顯著大於該電極層(2)的厚度；將該連接區域中的該載體(15)穿孔；將該連接區域中的該電極層(2)穿孔；在施加該導電層(6)之後，將該連接區域中的該導電層(6)穿孔；而導致延伸穿過該載體(15)、該電極層(2)和該導電層(6)的穿孔，以及其中該方法後續包括以下步驟：以導電材料(7)至少部分填充延伸穿過該些載體(15)、電極層(2)、導電層(6)的該穿孔，並且將該導電元件(1)連接到該導電材料(7)，藉此則經由該導電層(6)和該導電材料(7)而在該電極層(2)和該導電元件(1)之間建立電連接。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，該光學裝置(3)具有功能區域(5)，其中該光學裝置(3)包括至少一進一步透光電極層(8)，其提供成離該電極層(2)有距離(d)，該方法進一步包括：在該連接區域(4)和該功能區域(5)之間而在該至少一進一步電極層(8)中提供電中斷(9)。
  3. 如申請專利範圍第2項的方法，該光學裝置(3)具有進一步連接區域(10)，該方法針對進一步透光載體(15)所承載之該至少一進一步電極層(8)的每一者包括以下進一步步驟：將進一步導電層(11)施加到該進一步連接區域(10)中的該進一步電極層(8)上，該進一步導電層(11)所具有的厚度顯著大於該進一步電極層(8)的厚度； 在該進一步連接區域(10)和該功能區域(5)之間而在該電極層(2)中提供進一步電中斷(14)；提供進一步穿孔，其包括：將該進一步連接區域(10)中的該載體(15)進一步穿孔、提供進入該進一步連接區域(10)中之該進一步透光載體(15)的井或穿孔、將該進一步連接區域(10)中的該進一步電極層(8)進一步穿孔；以及其中該方法後續包括以下步驟：以進一步導電材料(12)至少部分填充該進一步穿孔，並且將進一步導電元件(13)連接到該進一步導電材料(12)，藉此則經由該進一步導電層(11)和該進一步導電材料(12)而在該進一步電極層(8)和該進一步導電元件(13)之間建立電連接。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的方法，其中該方法進一步包括以下步驟：在準備該穿孔之前，組裝該載體(15)、該電極層(2)、該導電層(6)與進一步透光載體(15)、在該進一步透光載體上的進一步電極層(8)、在該些載體(15)之至少一者上的一或更多個中間層。
  5. 如申請專利範圍第4項的方法，其中該中間層包括菲涅耳透鏡(19)、液晶材料、電絕緣材料；其中該菲涅耳透鏡(19)提供到該電極層(2)和該進一步電極層(8)中的一者上，其中該液晶材料提供在該菲涅耳透鏡(19)和該些電極層(2、8)中的另一者之間，該菲涅耳透鏡(19)和該液晶材料存在於該功能區域(5)中，以及其中該電絕緣材料存在而側向相鄰於該菲涅耳透鏡(19)和該液晶材料，該電絕緣材料延伸到該連接區域(4)並且在將該些電極層(2、8)和該些導電層(6、11)穿孔之時被穿孔。
  6. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的方法，其中將導電元件(1、13)連接到該導電材料(7、12)的該步驟包括以下步驟：夾住由載體、任何進一步透光載體、一或更多個電極層、導電層、透明體之間的中間層所產生的系統； 提供穿過該些透明體的孔洞，該些孔洞對齊於該些填充的穿孔並且具有小於該些穿孔的直徑；將輔助性導電材料施加到該些產生的孔洞裡；以及將該導電元件連接到在此種透明體外面的此種輔助性導電材料。
  7. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的方法，其中將導電元件連接到該導電材料的該步驟包括以下步驟：從側邊提供孔洞，其延伸直到該至少部分填充的穿孔；以及提供輔助性導電材料以供連接到該導電元件(1、13)。
  8. 一種光學裝置(3)，其包括提供在透光載體(15)上的透光電極層(2)，其中導電層(6)提供在該電極層(2)上，該導電層(6)建立連接區域(4)，該導電層(6)所具有的厚度顯著大於該電極層(2)的厚度，以及其中該些電極層(2)、載體(15)、導電層(6)在該連接區域中顯示穿孔，該穿孔延伸穿過該載體(15)、該電極層(2)、該導電層(6)並且至少部分填充了導電材料(7)，其進一步連接到導電元件(1)，藉此則經由該導電層(6)和該導電材料(7)而在該電極層(2)和該導電元件(1)之間建立電連接。
  9. 如申請專利範圍第8項的光學裝置(3)，其包括至少一進一步透光電極層(8)而提供成離該電極層(2)有距離(d)，該至少一進一步電極層(8)在該連接區域(4)和功能區域(5)之間提供有電中斷(9)。
  10. 如申請專利範圍第9項的光學裝置(3)，其中進一步導電層(11)提供在該進一步電極層(8)上，該進一步導電層(11)建立進一步連接區域(10)，該進一步導電層(11)所具有的厚度顯著大於該進一步電極層(8)的該厚度，以及其中該進一步電極層(8)和載體(15)在該進一步連接區域中顯示進一步穿孔，該進一步穿孔乃至少部分填充了進一步導電材料(12)，其進一步連接到進一步導電元件(13)，藉此則經由該進一步導電層(11)和該進一步導電材料(12)而在該進一步電極層(8)和該進一步導電元件(13)之間建立進一步電連接。
  11. 如申請專利範圍第8~9項中任一項的光學裝置(3)，其中該導電 層(6)不存在於該功能區域(5)中並且平行於該載體而延伸，並且如果存在有進一步導電層(11)的話，該進一步導電層(6)不存在於該功能區域(5)中並且平行於該載體而延伸。
  12. 如申請專利範圍第8~10項中任一項的光學裝置(3)，其中該導電層所具有的表面積是該穿孔之截面積的至少二倍大。
  13. 如申請專利範圍第8~10項中任一項的光學裝置(3)，其中圖案化提供了該導體層，其包括在該連接區域裡的多個導體圖案，其中該些多個導體圖案所覆蓋的表面積是穿孔之表面積的至少三倍，較佳而言至少四倍。
  14. 一種光學設備，例如一副眼鏡，其包括如申請專利範圍第9~15項中任一項的光學裝置(3)。
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