Lente antirreflectante para gafas y procedimiento de fabricación de dicha lente. Objeto de la invención

La presente invención se refiere al campo del diseño y fabricación de elementos ópticos refractivos y, más concretamente, a una lente para gafas con propiedades antirreflectantes.

Antecedentes de la invención

Todo elemento óptico refractivo presenta limitaciones en la luz que es capaz de transmitir debido a pérdidas por reflexión en las superficies del mismo. Dichas pérdidas son dependientes del ángulo de incidencia y de la longitud de onda de la radiación lumínica, pudiendo llegar a comprometer o limitar la funcionalidad del elemento. En particular, este problema está presente en todo tipo de lentes para gafas, ya sean gafas de prescripción con lentes correctivas, gafas de protección o seguridad, gafas de sol, etc. Además desde el punto de vista estético, las reflexiones generadas provocan brillos y deslumbramientos, incluso al propio usuario de la lente. Por este motivo, se han desarrollado en el estado de la técnica diversas alternativas para la fabricación de cristales antirreflectantes (AR).

El proceso de deposición de capas se realiza en una cámara de vacío en la cual se depositan los diferentes materiales de manera secuencial, generando así los recubrimientos. Para acelerar el proceso e incrementar el rendimiento, se introducen el mayor número posible de componentes en la cámara. Empleando programas de simulación óptica se resuelven los materiales, espesores y número de capas a emplear. Además es necesario incluir otras capas que favorezcan la adhesión y eviten la reactividad de elementos.

Los métodos más tradicionales para la obtención de cristales antirreflectantes se basan en la aplicación de sucesivos recubrimientos, bien mediante deposición química de vapor (CVD, del inglés "Chemical Vapor Deposition), bien mediante recubrimiento por inmersión, (del inglés, "dip coating"). Este es el caso, por ejemplo, de US-2013/0033753-A1 , que presenta un recubrimiento multicapa para lentes optométricas. En particular, una posible implementación de este tipo de recubrimientos se basa en el apilamiento alterno de capas de material de alto y bajo índice de refracción, tales como el dióxido de titanio y el dióxido de silicio respectivamente. Hay que tener en cuenta de que se trata de un proceso de conjunto, de manera que en caso de que se produzca cualquier irregularidad, se pierden todas las lentes que se encuentren en la cámara. Además en la cámara no se produce una deposición regular en todas las zonas, de manera que hay zonas de mayor calidad que otras dando lugar a una producción no homogénea. Además, estas capas se pueden sufrir ante algunos disolventes químicos o atmosferas reactivas.

No obstante, las técnicas basadas en recubrimientos químicos llevan asociadas altos gastos de tiempo y material. Adicionalmente, un inconveniente de la deposición de capas antirreflectantes vía CVD es la adhesión al sustrato. Los materiales AR inorgánicos más extendidos muestran una débil adhesión sobre los materiales orgánicos que típicamente componen la lente, lo cual puede derivar en una descamación o rayado de la lente.

Por otra parte, en el documento de patente US-8169716-B2 se propone un elemento ajustador de fase (del inglés, phase adjusting element), que produce un retraso en la fase según el eje longitudinal. Está compuesto por varios patrones separados, secciones ópticamente transparentes con distinto índice de refracción y/o espesores, y por tanto afecta a la fase del haz que pasa a través del dispositivo. En pos de obtener un elemento ajustador que permita invariancia frente a líquidos, el elemento ajustador de fase contiene al menos una región en la que se colocan nanoestructuras, que inhiben el movimiento de microfluidos en el elemento ajustador (en aplicaciones oftalmológicas, la presencia de líquido lagrimal en el ojo puede crear grandes incertidumbres con respecto al índice de refracción alrededor de un elemento ajustador). La lente está formada principalmente por dos regiones con distintas profundidades relativas, comprendiendo nanoestructuras triangulares, configuraciones cilindricas, rectangulares o formas aleatorias. La metodología para formar las nanoestructuras requiere el uso de una máscara para realizar el patrón en la superficie de la lente y a continuación realizar un grabado o "etching", como en los procesos litográficos tradicionales.

Otra metodología empleada es una deposición o crecimiento directo de nanoestructuras en la superficie. Estas metodologías se basa en la paulatina deposición de material que se encuentra en un fluido de manera que se produce un crecimiento columnar o dendrítico normal a la superficie.

Sin embargo, existen varios problemas asociados a las técnicas descritas. En primer lugar, las técnicas de deposición química tienen como resultado una alta generación de defectos en superficie, lo cual reduciría significativamente la calidad óptica de unas lentes para gafas. En segundo lugar, si además se emplea plasma, la velocidad de producción se ve gravemente afectada. En caso de ser técnicas de deposición electroquímicas también se generan numerosas impurezas derivadas de deposiciones incompletas. Además, es bastante complicado conseguir una morfología uniforme en matrices microestructuradas y nanoestructuradas a gran escala.

Por su parte, US-2012/0176681 -A1 presenta un método para crear capas antirreflectantes a partir de nanoestructuras en forma de pirámides, empleando la precipitación de nanopartículas mediante una deposición de baño químico (CBD, del inglés "Chemical Bath Deposition") y una técnica de grabado por plasma (del inglés, "plasma etching"). El dispositivo comprende una película antirreflectante formada por varias capas de distintos materiales y nanopartículas, incluyendo soluciones reactivas y un revestimiento duro (del inglés "hard coating") en algunos casos. Asimismo, se contempla un proceso de deposición de diversas disoluciones reactivas para lograr un dispositivo antirreflectante, requiriendo la aplicación de energía térmica, química, plasma, electroquímica, una combinación de éstas u otro tipo equivalente.

No obstante, la técnica CBD presenta inconvenientes significativos, como la formación de partículas y las deposiciones indeseadas, que en consecuencia generan residuos y causan defectos en el sistema. Asimismo, el elevado número de pasos implicados en las metodologías descritas, incluyendo aplicación alternativa de diversas soluciones y procesos de secado, da lugar a procesos de fabricación costosos, de difícil control, y prolongados en el tiempo.

Otra técnica para la implementación de nanoestructuras es la litografía por haz de electrones (del inglés, "electrón beam llithography"), contemplada, por ejemplo, en US- 201 1/0102900-A1 . En particular, esta técnica puede emplearse para la grabación de estructuras basadas en puntos nanométricos, (del inglés, "nano-dot"). La litografía por haz de electrones implica aportar distintos materiales en el proceso de fabricación: un patrón (una lente de vidrio), una capa de resina que será irradiada, productos químicos para el proceso de revelado y una fotorresina curable por UV. La fabricación requiere la deposición de una resina, la exposición a un láser para formar el patrón latente, el revelado del patrón latente, el grabado del patrón y la deposición de una fotorresina curable por luz UV.

A pesar de que esta técnica presenta la clara ventaja de no requerir el empleo de una máscara, existen distintos problemas que derivan de ella. Por ejemplo, la técnica presenta una baja eficiencia debido al elevado tiempo de operación y exposición que requiere, así como a la necesidad de emplear una alta intensidad de corriente para conseguir una buena resolución. Asimismo, otra clara desventaja es la larga duración del proceso de fabricación del dispositivo, teniéndose que conseguir el vacío previo en la cámara antes de comenzar la deposición. Todo el proceso descrito implica un indefectible aumento de coste de fabricación y lleva asociado un la adquisición y manejo de maquinaria compleja con altos requerimientos de mantenimiento.

US-8192639-B2 propone la creación de una superficie antirreflectante porosa mediante polimerización con plasma. En esta técnica, compuestos orgánicos precursores se activan mediante plasma en una cámara de vacío, provocando la disociación de moléculas ionizadas y fragmentos moleculares en forma de cadenas. La condensación de estos fragmentos disociados sobre la superficie se consigue al disminuir la temperatura de la cámara o con el bombardeo de electrones e iones, llevándose a cabo la polimerización y por tanto la formación de un recubrimiento. Mediante la deposición de al menos tres capas alternas, se obtiene el comportamiento antirreflectante deseado.

En los últimos treinta años han sido comúnmente empleados los equipos de plasma para la deposición de recubrimientos sólidos. Estos equipos, como los CVD o la deposición física de vapor (PVD, del inglés, "Physical Vapor Deposition"), emplean métodos de deposición en cámaras con plasmas térmicos en los que la temperatura de recubrimiento varía entre los 200 y los 1000 ^e C. Eso supone una grave limitación en cuanto a los materiales de las lentes sobre las que se puede aplicar esta técnica, ya que para la mayoría de materiales plásticos, este rango de temperaturas puede causar una fase irreversible de transformación térmica de ablandamiento, o cambios en su forma.

Una de las posibles implementaciones de las nanoestructuras mencionadas es mediante grabado por plasma (del inglés, "plasma etching"). Los requerimientos de esta técnica son numerosos. Una de las desventajas más significativas es la necesidad un sistema de vacío para realizar la polimerización por plasma. Otra desventaja de realizar las nanoestructuras mediante esta técnica es la complejidad que conlleva un proceso que emplee plasma. La influencia de los parámetros del proceso en la composición química de los polímeros resultantes hace imposible conocer la geometría de estos a priori, a no ser que se trate de polímeros convencionales fácilmente determinables al estar basados en un monómero. Las nanoestructuras creadas por grabado por plasma se pueden realizar sobre materiales plásticos, como compuestos de Polimetilmetacrilato (PMMA), pero es una técnica que no puede emplearse directamente en materiales más duros, como vidrio o cuarzo, lo cual supone una reducción de la gama de materiales que se pueden emplear para realizar las lentes con propiedades antirreflectantes para gafas. Asimismo esta técnica implica la utilización de varios materiales, necesitando aplicar una fina capa de fotorresina previamente al grabado, una característica que la debilita tanto por el gasto de material que supone, como por el aumento de pasos necesarios para obtener la estructura multicapa deseada.

Existen también técnicas para realizar estructuras de nanoagujeros sobre una superficie para obtener propiedades antirreflectantes, como es el caso de la solicitud de patente US- 2013/0284690-A1 . Sin embargo, en este proceso se requiere una fase previa de colocación de las nanoparticulas. Además, no se asegura una ordenación de las mismas, dando lugar a estructuras irregulares que pueden causar inhomogeneidades del efecto.

En definitiva, a pesar de las diversas alternativas conocidas en el estado de la técnica, sigue existiendo la necesidad de lentes antirreflectantes cuyo proceso de fabricación sea sencillo y eficiente, y que no dé lugar a imperfecciones superficiales ni a capas adicionales que puedan comprometer la resistencia y la calidad óptica de las lentes.

Descripción de la invención

La presente invención soluciona los problemas anteriormente descritos mediante una lente antirreflectante para gafas en cuya superficie exterior y/o interior comprende una pluralidad de agujeros de tamaño nanométrico (también denominados en el presente documento 'nanoagujeros') generados por el empleo de técnicas de nanofabricación basadas en la interferencia láser. Estos agujeros están dispuestos entre sí con una separación nanométrica, y están distribuidos en la superficie de la lente siguiendo al menos un patrón periódico. Estos agujeros de tamaño nanométrico evitan la difracción en la superficie anulando componentes transversales y generan una transición de índice de refracción más suave que reduce las pérdidas por reflexión.

De esta forma, la lente con propiedades antirreflectantes de la invención evita la necesidad de capas adicionales de otros materiales, o de procesos de deposición o crecimiento de nanoestructuras difícilmente controlables y que dan lugar a imperfecciones superficiales, simplificando así el proceso de fabricación de la lente.

Las nanoestructuras que conforman dichos patrones suponen un rebaje a la superficie de la lente. Es decir, las nanoestructuras pueden comprender agujeros, hendiduras, huecos, depresiones, así como cualquier elemento equivalente que suponga una reducción del material del sustrato, o cualquier combinación de los elementos anteriores.

La lente preferiblemente realizada de un único material -como puede ser un material mineral, un policarbonato, un polímero orgánico o una combinación de polímeros orgánicos- implementa las posibles propiedades refractivas y difractivas de la lente, como por ejemplo la corrección optométrica en gafas de prescripción, o el filtrado selectivo de longitudes de onda en gafas protectoras. Y en una de sus superficies, o en las dos, están grabados una pluralidad de agujeros de tamaño nanométrico, siguiendo uno o más patrones periódicos. Los agujeros de tamaño nanométrico que conforman dichos uno o más patrones periódicos suponen un rebaje de la superficie de lente; es decir, estos nano-agujeros pueden comprender hendiduras, huecos, depresiones, así como cualquier elemento equivalente que suponga una reducción del material del sustrato, o una combinación de los elementos anteriores.

En una realización preferida los agujeros nanométricos están grabados mediante exposición a un patrón interferencial formado por al menos dos haces láser coherentes.

Los agujeros nanométricos pueden estar grabados en la superficie o superficies -externa y/o interna- de la lente por fotolitografía o por ablación láser.

Preferentemente, la separación entre los nanoagujeros está comprendida entre 0.1 veces y 1 .5 veces la longitud de onda de la radiación incidente para la que se diseña el comportamiento antirreflectante. También en una realización preferida la profundidad y/o apertura máxima de los nanoagujeros, o ambos, están comprendidos entre 0.1 veces y 1 .5 veces la longitud de onda de la radiación incidente para la que se diseña el comportamiento antirreflectante. En el caso de las lentes oftamológicas para un correcto comportamiento antirreflectante, debe tenerse en cuenta las longitudes de onda en el espectro de luz visible.

Las nanoestructuras son al menos periódicas en una dimensión -bien su ancho, bien su largo, o ambos- en un rango nanométrico. En una opción preferente, los nanoagujeros son un conjunto de agujeros distribuidos de forma matricial. La periodicidad bidimensional puede presentarse en un mallado triangular, cuadrangular, romboidal o de otras configuraciones geométricas. Es posible combinar dos o más patrones en una misma superficie antirreflectante. Preferentemente, el sustrato de la lente está formado por un único material homogéneo seleccionado de entre: un material mineral, un policarbonato, un polímero orgánico y una combinación de polímeros orgánicos.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una lente antirreflectante para gafas, que comprende:

generar al menos un patrón periódico;

grabar mediante interferencia láser una pluralidad de agujeros de tamaño nanométrico sobre al menos una superficie de dicha lente, siguiendo dicho al menos un patrón periódico generado, de forma que los agujeros están dispuestos entre sí con una separación nanométrica.

Se trata, por tanto, de un procedimiento de fabricación sencillo que se realiza directamente sobre la lente, y evita la necesidad de capas adicionales de otros materiales, o de procesos de deposición de nanoestructuras difícilmente controlables y que dan lugar a imperfecciones superficiales. La lente resultante tiene propiedades antirreflectantes debido a la distribución según un patrón periódico de agujeros nanométricos, separados entre sí una distancia de tamaño nanométrica (según el patrón), y es una lente formado por un único material.

El patrón periódico es preferiblemente un patrón interferencial de picos y valles de energía formado por al menos dos haces láser coherentes, que se aplica sobre la superficie de la lente para grabar la pluralidad de nano-agujeros.

En función de la forma en la que el patrón interferencial se aplica sobre la lente, se contemplan dos opciones preferentes: grabación por fotolitografía y grabación por ablación láser.

En la opción por fotolitografía, el procedimiento de fabricación comprende preferentemente los siguientes pasos:

- depositar una resina fotosensible sobre al menos una superficie de un sustrato;

- exponer la resina al patrón interferencial;

- revelar el sustrato y la fotorresina; y,

- aplicar un tratamiento de ataque químico para crear los agujeros en el sustrato y eliminar la fotorresina restante. También puede incluir una fase de limpieza posterior de restos en caso de que fuera necesario.

Por lo tanto, en la grabación por fotolitografía, el sustrato no se expone directamente al patrón interferencial, sino que la fotorresina actúa como elemento fotorreactivo, mientras que los nano-agujeros se implementan químicamente. Como consecuencia, el perfil en profundidad de las nanoestructuras es mayormente rectangular.

En la opción por ablación láser, el propio sustrato es expuesto directamente al patrón interferencial, de forma que las variaciones de intensidad a lo largo de su superficie provocan el rebaje de la superficie siguiendo el patrón deseado. Por ejemplo, en el caso particular en el que se graba la interferencia de dos frentes planos monocromáticos coherentes inclinados un cierto ángulo entre sí, los nano-agujeros presentan un perfil mayormente sinusoidal, siguiendo la distribución de intensidad lumínica.

En ambas opciones, la luz láser utilizada para la grabación de los nanoagujeros es preferentemente radiación ultravioleta. Más preferentemente, y con el fin de reducir el tamaño de los agujeros, la radiación ultravioleta es radiación ultravioleta extrema (EUV, del inglés "Extreme UltraViolet"), con una longitud de onda comprendida entre 10 y 100 nm.

La lente y el procedimiento de fabricación descritos proporcionan, por lo tanto, propiedades antirreflectantes a la propia lente, sin requerir la deposición de capas adicionales que puedan mermar la resistencia del elemento óptico frente a rayados y descamaciones. Asimismo, al tratarse de nanoagujeros resultantes de la extracción de material superficial, en lugar de nanoestructuras depositadas por procesos químicos, las estructuras resultantes son mucho más precisas y presentan menos impurezas. Además el patrón es ordenado de manera que no se producen irregularidades en su propiedades, es homogéneo y repetible. El procedimiento es relativamente sencillo, con un menor número de pasos de fabricación que los anteriormente mencionados y aplicable a un entorno industrial.

Los diferentes aspectos y realizaciones de la invención definidos en los párrafos anteriores pueden combinarse entre sí, siempre y cuando sean compatibles.

Éstas y otras ventajas de la invención serán aparentes a la luz de la descripción detallada de la misma. Breve descripción de las figuras

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:

Las Figuras 1 A, 1 B, 1 C y 1 D muestran los pasos del proceso de grabación mediante fotolitografía de una lente antirreflectante, de acuerdo con una implementación particular de la invención.

La Figura 2 presenta el proceso de grabación mediante ablación láser de una lente antirreflectante, de acuerdo con una implementación particular de la invención.

En la Figura 3A se presenta el aspecto de una combinación de dos patrones generados por interferencia láser en una implementación particular de la invención.

En la Figura 3B se observa la implementación en un material polimérico de otra realización que combina dos patrones.

Las Figuras 4A y 4B muestran el resultado de los ejemplos de la realización preferente de esta invención por ablación por interferencia directa en un material polimérico, obtenidas a través de una perfilometría de microscopio de fuerza atómica.

La Figura 5 presenta un ejemplo de lente antirreflectante nanoestructurada basada en una distribución matricial de nano-agujeros de acuerdo con una implementación particular de la invención.

Realización preferente de la invención

El ámbito de aplicación de la invención no está limitado a gafas optométricas de prescripción, sino que puede ser utilizado sobre cualquier tipo de gafas, como por ejemplo, de sol, de protección, etc. Asimismo, la invención no está limitada al rango de longitudes de onda del visible, sino que puede ser aplicada a diseños optimizados para cualquier rango particular de frecuencias ópticas, tanto dentro como fuera del visible. Ambos procesos de fabricación considerados en la invención se basan en la generación de un patrón de intensidad lumínica con picos y valles gracias a la interferencia de dos o más haces coherentes entre si. La distribución de intensidad de la radiación cuando dos haces que poseen una coherencia de fase interfieren se reparte de la siguiente manera:

N N N

(r) = V ₂ Σ i=i + Σ i=i Σ ^E i ^E J ^cos (¾ - ^k · ^r ) ^e V

j=i siendo l _T (r) la intensidad de radiación en un punto E¡ y E el valor máximo del campo eléctrico de cada haz en la interferencia, k¡ y k el vector de dirección del haz, el vector de posición del punto en que cual se interfiere, e ₁₂ el vector diferencial de polarización entre ambos haces interferidos y N el número de haces involucrados en la interferencia. Para conseguir estos haces coherentes, normalmente se emplea un mismo haz inicial que se separa y se reúne posteriormente.

Por ejemplo, en una forma simple de la misma, se puede derivar que para dos haces coherentes entre si que se encuentran en el mismo plano y con el mismo ángulo de incidencia, generarán un patrón sinusoidal de interferencia con un periodo dado por: λ

Λ ₂ haces - J— ^ siendo Λ el periodo, λ la longitud de onda y Θ el ángulo de incidencia. Para un mayor número de haces se establecerán patrones de picos y valles dependiendo de los parámetros anteriormente indicados. En los procesos indicados en la invención se emplea esta distribución de energía de diferentes maneras.

El patrón puede modificarse para obtener estructuras complejas mediante diversas técnicas que incluyen, por ejemplo, la variación de los ángulos de incidencia y azimut de cada uno de los haces, la polarización; y la modificación del número de haces de interferencia para el diseño del tipo de estructura obtenida. Así, se obtiene un patrón a rayas cuando se usan dos haces, geometrías hexagonales usando tres haces, modulaciones en 3D mediante el uso de haces o patrones no periódicos incluyendo un difusor para multiplicidades superiores. uras 1A, 1 B, 1 C y 1 D presentan una implementación particular del proceso de fabricación por fotolitografía de la invención, que a su vez da lugar una implementación particular de la lente antirreflectante para gafas de la invención.

La litografía por interferometría láser, LIL, (del inglés, "Láser Interference Lithography"), es una metodología para construir estructuras periódicas combinando la fotolitografía con la interferencia láser. Típicamente, la luz de una fuente se divide y posteriormente recombina formando un patrón de interferencia de intensidad periódica que puede ser grabado mediante la exposición a un sustrato fotosensible. Este proceso no requiere el uso de máscaras, y está basado en la activación de una fotorresina mediante un patrón de interferencia generado por dos o más haces de luz espacialmente coherentes

El procedimiento de fabricación comienza por el limpiado del sustrato 1 y la deposición de la fotorresina 2, en la configuración que se observa en la figura 1 A. El sustrato 1 , de un único material homogéneo, realiza las funciones ópticas de una lente 10 de gafa, y no comprende capas antirreflectantes adicionales de otros materiales. Típicamente, el sustrato 1 está fabricado con materiales minerales, policarbonatos, uno o varios polímeros orgánicos, o combinaciones homogéneas de múltiples polímeros. En general, es deseable una baja porosidad del material, para permitir la grabación de nanoestructuras de menor tamaño, si bien dicho tamaño suele estar limitado por la geometría y las propiedades de la técnica de grabado.

La fotorresina 2, a su vez, es un polímero sensible a la radiación, de forma que se pueden alterar sus condiciones físico-químicas al ser expuestas a una determinada radiación. La fotorresina 2 puede ser tanto una resina orgánica como inorgánica. La deposición puede realizarse, por ejemplo, mediante técnicas de centrifugado (del inglés, "spin coating"). Típicamente, tras la deposición de la fotorresina 2 se aplica un proceso de evaporación para eliminar los solventes en exceso y formar una fina capa de polímero. Esta etapa juega un importante papel en el proceso, ya que una cocción excesivamente suave evitará que la luz llegue a las regiones sensibles debido a quedará solvente en exceso, causando una baja resistencia al grabado.

En la figura 1 B, se muestra la exposición de la que la fotorresina 2 a un patrón interferencial 3 generado por interferencia de dos o más haces láser coherentes. En particular, en la figura se representa un patrón interferencial 3 de perfil sinusoidal correspondiente a la interferencia de dos frentes de onda planos monocromáticos. Es posible rotar o desplazar el sustrato 1 e irradiarlo intermitentemente para lograr exponer la mayor área posible. Como resultado, se forma un patrón latente sobre la muestra que sigue la trayectoria del haz de láser.

Este patrón de interferencia, define una modulación periódica en la topografía del sustrato empleado, en este caso, la superficie de una lente 10.

A continuación se procede al revelado del dispositivo. Este procedimiento consiste en la aplicación de solventes natural que no dañe el material de la lente a temperatura ligeramente superior a la temperatura de fusión sobre la fotorresina 2 previamente irradiada. Dependiendo del sistema, es posible eliminar selectivamente las regiones expuestas o las no expuestas. En el caso de tratarse de una fotorresina 2 positiva, las zonas irradiadas tenderán a aumentar su solubilidad al aplicarles la solución reveladora, mientras que si se trata de fotorresinas negativas, las zonas expuestas disminuirán su solubilidad al revelarlas. El revelado puede llevarse a cabo bien por inmersión, bien mediante una técnica de spray o por otras técnicas similares. Independientemente del método utilizado, siempre debe ir acompañada de un enjuague a fondo y secado para asegurar que no continúa la acción de revelado una vez que se retira el revelador de la superficie.

En el caso de la figura 1 C, tras el proceso de revelado, las zonas de la fotorresina 2 irradiadas son resistentes a un grabado químico, mientras que las zonas no irradiadas son sensibles al ataque. Este grabado químico se realiza con agentes tales como el NaOH que ataca al material de la lente principalmente en la dirección de los agujeros. Es decir, mientras en las zonas irradiadas el sustrato 1 queda protegido por la resina 2, en las zonas no irradiadas, tanto la fotorresina 2 como el sustrato son grabados, dando lugar a patrones periódicos de nanoestructuras o nanoagujeros 4.

Finalmente, la figura 1 D muestra el resultado final tras retirar la fotorresina 2 sobrante. La fotorresina se retira mediante las técnicas de despegue (del inglés "lift off") o limpieza conocidas en el estado de la técnica.

A continuación se ilustra un primer ejemplo de generación de una malla triangular con un periodo de 720 nm en ambas direcciones, empleando litografía láser por interferencia en un material mineral.

Para ello se utilizó una fuente de semiconductor GaN con longitud de onda 404 nm. El proceso siguió las siguientes fases: deposición de una capa de entre 150- 200 nanómetros de resina positiva y evaporación. Exposición láser entre 15 y 45 segundos con potencia de emisión de 7mW. Giro relativo de 120 ^s de la muestra y nueva exposición de misma duración y potencia irradiada. Revelado durante 70 s en NaOH. Limpieza de residuos. Configuración de dos haces en plano perpendicular a la muestra con incidencia de 14-18 ^e . Se consiguieron agujeros de 100 nm de profundidad con diámetros entre 300 y 500 nm.

La figura 2 presenta una implementación particular del proceso de fabricación por ablación láser de la invención, que a su vez da lugar una implementación particular de la lente antirreflectante para gafas de la invención. En este caso, el texturizado de la superficie del substrato 1 se realiza por ablación directa de láseres pulsados de alta energía de pulso mediante la interferencia de dos o más haces 5. En la distribución de energía generada por dicha interferencia los picos superan el umbral de ablación del material lo que provoca una eliminación de material superficial por evaporación e ionización. Por tanto, el proceso es iniciado por la interacción entre la radiación del haz láser y la superficie de la lente, produciéndose la absorción de energía, la localización de calor en un punto de la superficie y la consecuente evaporación de material. La energía convertida en calor que no es empleada en la ablación queda de manera residual en el material produciéndose entonces procesos de fusión-ablación, que en el caso de polímeros puede causar pequeñas elevaciones o desplazamientos de material.

En un caso de ablación láser común, la relación lineal entre el cuadrado del diámetro del cráter y el logaritmo de la fluencia del láser es de la forma: donde D es el diámetro del área en que se ha realizado la ablación, w ₀ es el radio del punto focal, F ₀ es el pico de fluencia de ablación y F _th ^N=1 es el umbral de ablación para un único pulso. Esta formula se puede emplear asimilando que en la interferencia se generan infinitos focos o picos de luz a lo largo del patrón.

En función de los parámetros de ablación se consigue una tasa de grabado (profundidad de grabado por pulso) d(F). Estos parámetros de ablación son: el coeficiente de absorción efectivo, a _eff , el umbral de fluencia, F _th , y la fluencia de ablación, F. La tasa a la que se realiza el grabado (10 ^"9 m/pulso), viene definida por:

En función del material de la lente, es necesario superar distintos umbrales de fluencia, que dependen de los parámetros de proceso y la fuente láser. Preferiblemente se emplean láseres de pulsos cortos o ultracortos para realizar el proceso de ablación dado que una mayor cantidad de la energía suministrada sirve para la ablación habiendo menos pérdidas y, por lo tanto, el umbral de ablación será menor. Se prefieren fuentes láser en el rango ultravioleta UV, por debajo de los 350 nm. Además para asegurar la coherencia entre los haces en la interferencia se emplean fuentes láser de alta coherencia o de ancho de banda reducido.

La ablación láser implica una serie de beneficios respecto a las técnicas de fotolitografía. Al tratarse de una técnica de exposición directa, evita el uso de la máscara y el proceso de revelado. Supone una reducción de costes ya que el texturizado se realiza en un solo paso, sin adicionar otros materiales. Otra ventaja sustancial es la alta velocidad de texturizado, lo que permite una alta productividad y la creación de un proceso productivo para la fabricación en masa. Además, esta técnica evita la generación de residuos, con las ventajas productivas y de seguridad que esto implica. Dicha tecnología hace que el comportamiento de la superficie sea más regular con la luz e independiente de la orientación cristalográfica de los granos, comparado con el texturizado químico.

En la Figura 3A se muestra una primera realización de la invención en la que se combinan dos patrones generados por interferencia láser. En un principio se genera por interferencia láser un primer patrón 31 periódico de hendiduras 41 (superficie rayada en la Figura 3A) en una dimensión, y sobre éste primer patrón 31 se realiza un segundo patrón 32 de nanoagujeros 42 periódicos en dos dimensiones dispuestos en una malla cuadrada. Como se observa en la Figura 3A, los nanoagujeros 42 se graban siguiendo el segundo patrón 32 de malla cuadrada tanto en la superficie del substrato 1 (mostrado en blanco en la Figura 3 ^a ) como en el fondo de las hendiduras 41 .

En la Figura 3B se muestra una imagen del resultado de implementar en un material polimérico una combinación de patrones similar a la combinación mostrada en la Figura 3A, pero en este caso combinando un patrón periódico de hendiduras 41 periódico en una dimensión y sobre éste el patrón de nanoagujeros 42 dispuestos en este caso en una malla triangular.

A continuación se explica brevemente un segundo ejemplo de generación de un patrón 33 periódico de malla triangular (Fig. 4A) con un periodo de 800 nm en ambas direcciones, empleando ablación directa por interferencia en un material polimérico. Se consiguieron unos nano-agujeros 43 de 300-400 nm de diámetro con 200-300 nm de profundidad.

Para ello se utilizó una fuente láser ultravioleta de Nd:YAG trabajando en su 4 ^e armónico (longitud de onda 266 nm) y duración de pulso entre 6-4 nanosegundos. Los parámetros de proceso fueron: Irradiancia de 1 .8 W/cm ² con 3 haces equiespaciados en un ángulo de incidencia entre 12-16 ^e y contraste máximo.

La Figura 4A muestra el resultado de implementar este segundo ejemplo de patrón 33 de malla triangular generado por tres haces sobre la superficie de un substrato 1 polimérico.

En otro ejemplo se genera un patrón 34 periódico de hendiduras 44 con periodicidad en una sola dimensión mediante dos haces que interfieren en un plano perpendicular a la superficie del substrato. El patrón 34 tiene una estructura periódica en una dirección con un periodo de 1 .2 nm y se graba en la superficie del sustrato 1 de material polimérico empleando ablación directa por interferencia (Fig. 4B). Se consiguieron profundidades de 200 nm.

Para ello se utilizó una fuente láser ultravioleta de Nd:YAG trabajando en su 4 ^e armónico (longitud de onda 266 nm) y duración de pulso entre 6-4 nanosegundos. Los parámetros de proceso fueron: Irradiancia de 0.9 W/cm ² con 2 haces equiespaciados en un ángulo de incidencia entre 16-20 ^e y polarizaciones relativas transversable a la superficie.

La Figura 4B muestra el resultado de implementar este patrón 34 de hendiduras en una sola dimensión sobre la superficie del substrato 1 de material polimérico.

En cuanto a la geometría de los patrones de nanoagujeros 4, la figura 5 muestra un ejemplo en el que se implementa un patrón matricial de nanoagujeros circulares, que presenta, por lo tanto, una periodicidad bidimensional. Nótese, no obstante, que el paso del patrón puede variarse dentro de una amplia gama, y permite una proyección de patrón en dimensiones menores a aquellas alcanzables por técnicas convencionales de litografía de exposición a la misma longitud de onda. A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.

En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como "comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc.