KR20130126516A - 스탬핑된 다층 폴리머 렌즈의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

상부 표면으로 형성된 복수 개의 캐비티를 갖는 렌즈 핸들러를 제공하는 단계를 포함하는 렌즈 형성 방법이 개시된다. 상기 방법은 각각의 캐비티에 대하여, 캐비티에 제 1 폴리머 물질을 공급하는 단계; 상기 제 1 폴리머 물질 상에 비평면(non-planar) 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 제 1 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 및 상기 제 1 폴리머 물질에 UV 광을 적용시켜 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함한다. 복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 포함하는 디스펜스 캐리어가 사용될 수 있다. 각각 비평면(non-planar) 스탬프 표면을 갖는 복수 개의 스탬프를 포함하는 스탬프 캐리어가 사용될 수 있다. 한편, 곡면을 따라 배열된 복수 개의 스탬프를 갖는 스탬프 핸들러를 폴리머 물질을 따라 롤링하는데 사용함으로써, 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시킬 수 있다.

Description

스탬핑된 다층 폴리머 렌즈의 제조 방법{METHOD OF MAKING STAMPED MULTI-LAYER POLYMER LENS}
본 발명은 렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰 카메라와 같은 모바일 장치에 사용되는 렌즈에 관한 것이다.
CMOS 이미지 센서 칩은 일반적으로 이미지를 캡쳐하기 위해 휴대폰 카메라와 같은 모바일 장치(예를 들어, 휴대폰 카메라 또는 비디오 기능)에서 사용된다. 이들 이미지 센서는 모바일 장치의 제한된 크기 및 중량 요구 사항으로 인해 보통 매우 작고 치밀하다. 이미지 센서 칩은 광 센서 상으로 들어오는 빛의 촛점을 맞추는데 사용되는 렌즈를 하나 또는 그 이상 포함한다. 상기 광 센서는 들어오는 빛을, 들어오는 빛에 의해 형성되는 이미지를 나타내는 전자 신호로 변환시킨다.
렌즈는 종종 유리 또는 폴리머로 제조되며, 일반적으로 몰딩 공정을 이용하여 제조된다. 예를 들어, 폴리머 렌즈는 일반적으로 인젝션 몰딩 및 트랜스퍼 몰딩과 같은 몰딩 기법을 이용하여 제작된다. 예를 들어, 인젝션 몰딩은 액체 상태에 있는 폴리머를 몰드 캐비티에 주입하는 것과 관련 있다. 그런 다음, 폴리머가 냉각됨으로써 폴리머는 몰드의 모양으로 고화된다. 그런 다음, 폴리머를 렌즈 형태로 몰드로부터 제거한다.
몰딩된 렌즈는 용이하게 대량 생산된다. 예를 들어, 복수 개의 몰드는 유동 상태에 있는 렌즈 물질로 동시에 주입된 다음, 냉각함으로써 렌즈가 동시 형성된다. 전통적인 몰딩 기법은 모놀리식의 렌즈를 제조함으로써, 그 결과 단일 렌즈로부터의 광학 특성이 제한된다. 따라서, 복합적인 광학 특성을 요구하는 이들 적용 분야에 대하여 구성을 달리한 다수의 모놀리식 렌즈를 서로 적층할 수 있다. 하지만, 적층된 모놀리식 렌즈의 구성은 비싸고, 크기가 과도하게 클 수 있다.
비용을 현저하게 늘리거나, 또는 크기를 현저하게 크게 하는 일 없이, 다양한 광학 특성의 성능을 제공하는 렌즈를 대량 생산하는 방법 및 향상된 렌즈에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 렌즈 형성 방법은 상부 표면으로 형성된 복수 개의 캐비티를 갖는 렌즈 핸들러를 제공하는 단계, 및 각각의 캐비티에 대하여: 캐비티에 제 1 폴리머 물질을 공급하는 단계; 상기 제 1 폴리머 물질 상에 비평면(non-planar) 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 제 1 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 및 상기 제 1 폴리머 물질에 UV 광을 적용시켜 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 렌즈 형성 방법은 상부 표면으로 형성된 복수 개의 캐비티를 갖는 렌즈 핸들러를 제공하는 단계; 복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 포함하는 디스펜서 캐리어를 제공하는 단계; 상기 복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 이용하여 캐비티에 제 1 폴리머 물질을 공급하는 단계; 각각 비평면 스탬프 표면을 갖는 복수 개의 스탬프를 포함하는 스탬프 캐리어를 제공하는 단계; 상기 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질 상에 비평면 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 복수 개의 UV 광원을 제공하는 단계; 및 상기 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 렌즈 형성 방법은 렌즈 핸들러 위에 제 1 폴리머 물질층을 형성하는 단계; 곡면을 따라서 배치된 복수 개의 스탬프를 갖는 스탬프 핸들러를 제공하는 단계로서, 각각의 스탬프는 비평면 스탬프 표면을 포함하는 단계; 상기 스탬프 핸들러의 곡면을 제 1 폴리머 물질을 따라 롤링하여 제 1 폴리머 물질의 상부 표면을 비평면 스탬프 표면과 합치시키는 단계; 및 적어도 하나의 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 발명의 상세한 설명, 특허청구범위 및 첨부된 도면의 검토를 통해 더욱 분명해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 적층된 렌즈 디자인의 측단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 상이한 캐비티 구성을 갖는 렌즈 핸들러 디자인의 평면도이다.
도 3은 렌즈 핸들러의 측단면도이다.
도 4는 시린지 디스펜서의 측단면도이다.
도 5는 UV 모듈의 측단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 스탬프를 갖는 스탬프 핸들러 어셈블리의 측단면도이다.
도 7은 UV 모듈을 포함하는 스탬프 핸들러 어셈블리의 측단면도이다.
도 8은 디스펜서 캐리어, 스탬프 캐리어 및 UV 모듈 캐리어를 도시하는 사시도이다.
도 9a 내지 도 9p는 렌즈 핸들러 상에 폴리머를 공급하는 단계, 스탬핑하는 단계 및 경화시키는 단계를 순서대로 도시하는 측단면도이다.
도 10은 UV 오븐의 측단면도이다.
도 11은 렌즈 핸들러 상에 형성된 3층 렌즈의 측단면도이다.
도 12은 렌즈 핸들러 상에 형성된 렌즈의 평면도이다.
도 13은 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리에 대한 측단면도이다.
도 14는 렌즈 핸들러 상의 제 1 폴리머 층을 따라 부분적으로 롤링되는 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리에 대한 측단면도이다.
도 15는 렌즈 핸들러 상의 제 2 폴리머 층을 따라 부분적으로 롤링되는 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리에 대한 측단면도이다.
도 16은 렌즈 핸들러 상에 형성된 2층 렌즈의 측단면도이다.
도 17은 렌즈 핸들러 상의 제 1 폴리머 층을 따라 부분적으로 롤링되는 제 2의 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리에 대한 측단면도이다.
본 발명은 다층 폴리머 렌즈의 제조에 관한 것이다. 상이한 층에서 사용되는 폴리머 물질은 유사하거나 또는 상이한 광학적 성능 특성을 가지며, 서로 동일하거나 또는 다를 수 있다. 다층 폴리머 렌즈는 n개의 층 및 n개의 유형의 폴리머 물질일 수 있다. 층의 개수 및 폴리머의 유형은 렌즈의 디자인 및 성능 요구사항에 따라 달라질 수 있다. 상기 폴리머는 에폭시 실리콘 모노머, 지환식 에폭시 화합물, UV (자외선) 경화성 폴리머, 아크릴레이트 폴리머, PMMA, COP, PC, ORNOCOMP 또는 임의의 다른 잘 알려진 광학 폴리머가 될 수 있다. 바람직하게는 폴리머는 다음의 표 1에 나타낸 상세 사항을 따른다.
Figure pat00001
적층형 VGA, 크라운 렌즈 및 플린트 렌즈의 디자인의 예를 도 1a 및 도 1b에 도시한다. 도 1a는 4개 층의 폴리머를 이용하고, 색지움 보정을 하지 않은 VGA 적층형 렌즈를 도시한다. 도 1b는 8개 층의 폴리머를 이용하고, 색지움 보정을 한 크라운 디자인 및 플린트 디자인 모두를 갖는 렌즈를 도시한다. 아래에 설명하는 바와 같이, 각각의 렌즈를 형성하는 단계는 폴리머를 렌즈 핸들러의 캐비티에 공급하는 단계, 공급된 폴리머를 스탬핑하는 단계, 상기 폴리머를 경화시키는 단계, 모든 n개의 층의 폴리머가 형성될 때까지 상기한 단계를 반복하는 단계, 임의의 필요한 AR 또는 IR 코팅을 형성하는 단계, 임의의 정렬 마크를 끼워 넣는 단계 및 품질 테스트를 수행하는 단계를 포함한다.
렌즈 형성은 렌즈 형성 폴리머를 수용하고 성형하는데 이용되는 렌즈 핸들러(10)를 제공함으로써 시작된다. 렌즈 핸들러(10)는 유리, 섬유 유리, 테플론, 금속 등과 같은 임의의 단단한 물질로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 폴리머가 핸들러(10)에 결합되는 것을 방지하는 임의의 필요한 코팅을 갖는다. 비제한적인 예는 폭이 6 내지 10 인치이고, 유리로 제조된 렌즈이다. 유리는 투명한 특성 때문에 렌즈 핸들러(10)로 가장 바람직한 물질이며, 다음에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이 경화 공정 동안에 UV 광이 유리를 통해 통과하도록 한다. 복수 개의 캐비티(12)는 렌즈 핸들러(10)의 상부 표면으로 형성된다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 3개의 상이한 렌즈 핸들러 디자인을 도시한다. 도 2a는 배열 형성(array formation)으로 배치된 직사각형 또는 사각형 캐비티(12)를 갖는 렌즈 핸들러(10)를 도시한다. 도 2b는 배열 형성으로 배치된 원형의 캐비티(12)를 갖는 렌즈 핸들러(10)를 도시한다. 원형의 캐비티(12)는 원형의 렌즈를 형성하는데 사용되며, 이는 기존의 다이싱 방법으로는 달성할 수 없는 모양이다. 원형은 렌즈 제조에 가장 효과적인 모양이며, 사각형 모양의 렌즈에 비해 충격 및 진동에 대해 더 큰 내성을 가진다. 도 2c는 허니콤 형성으로 배치된 원형의 캐비티(12)를 갖는 렌즈 핸들러(10)를 도시하며, 이는 원형 모양의 캐비티에 대한 보다 효과적인 레이아웃이다.
도 3은 핸들러(10)의 캐비티(12)를 더 잘 도시한다. 각각의 캐비티(12)는 측벽(12a) 및 바닥 표면(12b)을 갖는다. 바닥 표면(12b)은 비평면이며, 캐비티(12) 내에 형성될 렌즈의 뒷면 상에 추가의 렌즈 구조를 형성할 것이다. 선택적이며 제거 가능한 가열 소자(14)는 핸들러(10)의 바닥 표면과 인접해 있을 수 있다. 가열 소자(14)는 예를 들어, 니크롬선, 뜨거운 액체 순환 또는 다른 적합한 가열 소자가 될 수 있다. 선택적인 반사 UV 코팅은 (UV 경화 효율을 증가시키기 위해) 캐비티 측벽(12a) 및/또는 가열 소자(14)와 접하는 핸들러 바닥 표면 상에 형성될 수 있다.
도 4는 일반적인 시린지 디스펜서(16)를 도시하며, 이는 폴리머를 렌즈 핸들러 캐비티(12)에 넣는데 사용된다. 시린지 디스펜서(16)는 캐비티(16a) 및 노즐(16c)을 통해 캐비티(16a) 내의 액체 폴리머를 밀어내는 플런저(16b)를 포함한다. 시린지 디스펜서(16)는 가열 또는 냉각 소자(16d)를 포함할 수 있다. 시린지 디스펜서는 기술 분야에서 잘 알려져 있어 본 명세서에서 보다 상세히 설명하지 않는다.
도 5는 자외선(UV) 모듈(18)을 도시하며, 이는 폴리머를 캐비티(12)에 넣은 후에 폴리머를 경화시키는데 사용된다. 모듈(18)은 UV 원(18a), 반사 쉴드(18b) 및 렌즈(18c)를 포함한다. UV 원(18a)은 UV 발광 다이오드(LED), UV 레이저, UV 가스 방전 램프 등과 같은 임의의 UV 발광 장치가 될 수 있다. UV 원(18a)은 반사 쉴드(18b) 내부에 밀봉되며, 부분적으로 타원형 모양으로 성형되어 렌즈(18c)를 향해 반사되고, 바람직하게는 흡수를 방지하고 반사 효율을 증가시키기 위해 UV 반사층으로 코팅되어 있다. 렌즈(18c)는 UV 광을 같은 방향으로 한다. 쉴드(18b) 및 렌즈(18c)도 함께 타원형 모양을 가질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 스탬프 핸들러 어셈블리(20)를 도시하며, 이는 넣어진 폴리머의 상부 표면을 성형하는데 사용된다. 스탬프 핸들러 어셈블리(20)는 스탬프 캐비티(24)를 정의하는 스탬프 핸들러(22) 및 스탬프 표면(28)을 갖는 스탬프(26)를 포함한다. 스탬프(26)는 금속, 유리, 테플론, 폴리머 등과 같은 단단한 물질로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 사각형 또는 원형 모양이다. 스탬프(26)는 캐비티(24)에 삽입되고, 남겨진 스탬프 표면(28)이 노출된 채로 마찰 핏(friction fit), 스크류, 볼트, 접착제, 슬라이드 락 메카니즘, 자기(magnetism), 흡입 또는 기타 체결 수단에 의해 그 안에 보유된다. 스탬프(26)는 스탬프 핸들러(22) 없이 사용될 수 있지만, 사용시 스탬프(26)를 올리고 조작하기 위한 수단으로서, 그리고 사용간 스탬프를 제거하고 교체하기 위한 수단으로서 스탬프 핸들러(22)를 이용하는 것이 바람직하다.
도 7은 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리(20)를 도시하며, 스탬프 핸들러(22)는 그 안에 UV 모듈(18)을 포함한다. 본 구현예에서, 스탬프(26)는 바람직하게는 UV 모듈(18)로부터의 UV 광에 적어도 부분적으로 투명한 물질로 구성된다. UV 모듈(18)은 스탬프 캐리어(24) 내부에 미리 탑재되며, 필요할 경우 떼어낼 수 있다. 스탬프(26)는 바람직하게는 스탬프(26)와 렌즈(18c) 사이에 간격이 존재하도록 하는 방식으로 스탬프 캐비티(24)에 삽입된다. 선택적인 가열 소자(30)는 스탬프(26)(특히 스탬프 표면(28))를 가열하기 위해 스탬프 핸들러의 일부로서 포함될 수 있다. 가열 소자(30)가 포함되는 경우, 스탬프(26)는 바람직하게는 금속 합금과 같은 높은 열전도성 물질로 구성된다. 가열 소자(30)는 니크롬선, 구리 파이프(액체 순환됨), 유도성 가열 시스템 또는 임의의 다른 적합한 열원이 될 수 있다. 가열 소자(30)는 도 6a 및 도 6b의 구현예에도 포함될 수 있으며, 그러할 경우 바람직하게는 스탬프(26)가 핸들러(22)에 완전히 삽입될 때에 스탬프(26)의 상부 표면과 캐비티(24)의 상부 표면 사이에 간격이 존재할 것이다.
도 8은 렌즈 핸들러(10)의 캐비티(12) 내에 렌즈를 형성하는 동안에 디스펜서(16), 스탬프(26) 및 UV 모듈(18)을 조작하는데 사용되는 3개의 캐리어를 도시한다. 디스펜서 캐리어(32)는 단단한 판 또는 유사한 부재에 탑재된 복수 개의 시린지 디스펜서(16)를 포함한다. 스탬프 캐리어(34)는 단단한 판 또는 유사한 부재에 탑재된 복수 개의 스탬프 핸들러 어셈블리(20)를 포함한다. UV 모듈 캐리어(36)는 단단한 판 또는 유사한 부재에 탑재된 복수 개의 UV 모듈(18)을 포함한다. 캐리어(32,34,36)는 구동 메카니즘(예를 들어, 전자식 엑추에이터, 하이드롤릭스(hydraulics)), 이 둘의 조합 등)을 이용하여 위 아래로, 좌우로, 앞뒤로 움직일 수 있다. 상이한 유형의 구동 메카니즘이 캐리어(32,34,36)들 사이에서 사용될 수 있다. 바람직하게는 반드시는 아니지만 스탬프 캐리어(34)는 복수 개의 서브캐리어(34a)로 구성되며, 서브캐리어(34a) 각각이 하나의 스탬프 핸들러 어셈블리(20)를 지지하며 독립적으로 작동함으로써 각각의 스탬프 핸들러 어셈블리(20)는 정확성 향상을 위해 독립적으로 움직이고 작동할 수 있다.
도 9a 내지 도 9p는 렌즈 핸들러(10) 및 캐리어(32,34,36)을 이용하여 렌즈를 형성하는 것을 도시한다. 상기 렌즈는 다수의 층으로 형성될 수 있지만, 각각의 층은 동일한 공정을 이용하여 형성된다: 폴리머를 공급하고, 폴리머를 스탬핑하고, 폴리머를 경화시킨다. 도 9a는 공정의 시작을 도시하며, 이때 디스펜서 캐리어(32)는 캐비티(12)의 첫번째 열 위에 위치한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 디스펜서 캐리어(32)는 캐비티(12)의 첫번째 열로 내려가고, 시린지 디스펜서(16)는 폴리머(40)를 캐비티(12)의 첫번째 열에 공급한다. 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 첫번째 열로부터 올라가서(도 9c 참조), 옆으로 움직이면 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 두번째 열 위에 위치하고, 스탬프 캐리어(34)는 캐비티(12)의 첫번째 열 위에 위치한다(도 9d 참조). 도 9e에 도시된 바와 같이, 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 두번째 열로 내려가고(폴리머(40)가 공급됨), 스탬프 캐리어(34)가 캐비티(12)의 첫번째 열로 내려가면 스탬프 표면(28)이 폴리머 상부 표면에 대해 프레스된다(그에 따라, 그 안의 폴리머(40)가 스탬핑되고 경화되어서 그 상부 표면이 스탬프(26)의 스탬프 표면(28)과 합치된다).
디스펜서 및 스탬프 캐리어(32,34)가 캐비티(12)의 첫번째 열로부터 올라가서(도 9f 참조), 옆으로 움직이면 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 세번째 열 위에 위치하고, 스탬프 캐리어(34)는 캐비티(12)의 두번째 열 위에 위치하며, UV 모듈 캐리어(36)는 캐비티(12)의 첫번째 열 위에 위치한다(도 9g 참조). 도 9h에 도시된 바와 같이, 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 세번째 열로 내려가고(폴리머(40)가 공급됨), 스탬프 캐리어(34)가 캐비티(12)의 두번째 열로 내려가면 스탬프 표면(28)이 폴리머 상부 표면에 대해 프레스되고(그에 따라, 폴리머(40)가 스탬핑되고 경화되어서 그 상부 표면이 스탬프(26)의 스탬프 표면(28)과 합치된다), UV 모듈 캐리어는 캐비티(12)의 첫번째 열로 내려간다(그에 따라, 그 안의 폴리머가 UV 광에 의해 더욱 경화된다).
디스펜서, 스탬프 및 UV 모듈 캐리어(32,34,36)가 캐비티(12)의 첫번째 열로부터 올라가서(도 9i 참조), 옆으로 움직이면 디스펜서 캐리어(32)가 캐비티(12)의 네번째 열 위에 위치하고, 스탬프 캐리어(34)는 캐비티(12)의 세번째 열 위에 위치하며, UV 모듈 캐리어(36)는 캐비티(12)의 두번째 열 위에 위치한다(도 9j 참조). 그런 다음, 각각의 캐비티에 대해 폴리머(40)가 공급되고, 스탬핑되고, 경화될 때까지 공정을 계속한다(도 9k 내지 도 9p 참조).
도 10에 도시된 바와 같은 UV 광원(42) 및 렌즈(44)를 하나 또는 그 이상 포함하는 UV 오븐(41) 내에 렌즈 핸들러(10)를 위치시킴으로써 추가의 선택적 경화를 수행할 수 있다. 렌즈 핸들러(10)가 가열 소자(14)를 포함하는 경우, 보다 좋은 경화 결과에 대해서는 제거될 수 있다. UV 오븐(41)은 렌즈 핸들러(10)를 함유하는 공간의 위와 아래에 탑재된 2개의 UV 원(42)을 포함한다. 렌즈(44)는 UV 광을 같은 방향으로 하여, UV 광이 렌즈 핸들러(10)를 치면 균일하고 평행이 되게 한다.
상기한 공급 공정, 스탬핑 공정 및 경화 공정은 반복함으로써, 동일하거나 또는 상이한 폴리머 조성물을 이용하여 동일하거나 또는 상이한 모양의 스탬프(26)로 스탬핑된 각각의 캐비티(12)에 대해 하나 위에 하나씩 추가의 폴리머층을 형성할 수 있어, 도 11에 도시된 바와 같은 다층 폴리머 렌즈(44)가 얻어진다. 도 11에 도시된 렌즈는 3개의 폴리머층(44a,44b,44c)을 갖지만, 이보다 더 적거나 더 많은 층을 형성할 수 있다. 층(44a,44b,44c)은 동일한 폴리머 물질 또는 상이한 폴리머 물질을 사용하여 형성할 수 있으며, 각각의 층은 동일하거나 또는 모양을 달리하는 스탬프로 스탬핑할 수 있다. 도 10에 도시된 선택적인 경화는 폴리머의 각 층을 형성한 후 및/또는 모든 폴리머 층들이 형성된 후에 일어날 수 있다. 선택적인 반사방지(AR) 및/또는 적외선(IR) 코팅을 완성된 렌즈(44)의 앞면 및/또는 뒷면에 적용할 수 있다. 렌즈의 뒷면 상에 이들 코팅을 형성하기 위한 하나의 기법은 렌즈 핸들러(10)로부터 렌즈(44)를 제거하고, 렌즈(44)를 뒤집어, 코팅을 위해 핸들러(10)에 다시 되돌려 두는 것이다. AR/IR 코팅 공정은 AR/IR 코팅을 위한 (본 기술 분야에서 잘 알려진) 임의의 표준 증착 기술일 수 있다. 바람직하게는 정렬 마크(46)는 렌즈(44)의 상부 표면에 형성된 돌출부 또는 캐비티이다(예를 들어, 폴리머, 에폭시, 수지, 금속을 이용한 증착 공정으로 돌출부로 형성되거나, 또는 레이저를 이용하여 캐비티로 형성됨). 바람직하게는 정렬 마크(46)는 높이 또는 깊이가 3㎛보다 크거나 또는 같다. 도 11 및 도 12에 도시된 구현예에서, 정렬 마크(46)는 렌즈(44)로 형성된 십자 모양의 트렌치이다.
바람직하게는 다음에 완성된 렌즈를 알려진 우수한 렌즈를 가지고 광학 품질에 대해 시험하고, 그런 다음 제거하여, 렌즈 모듈 어셈블리용 트레이에 둔다.
도 13 내지 도 16은 다른 구현예의 스탬프 핸들러 어셈블리를 도시하며, 스탬프 핸들러 어셈블리(50)가 스탬프(26)에 대해 바깥쪽으로 접하는 캐비티(52)를 갖는 스탬프 롤러의 형태로 구성된다. 구체적으로, 스탬프 핸들러 어셈블리(50)는 도 13에 도시된 바와 같은 스탬프 캐비티(52)가 형성된 표면으로 바깥쪽으로 접하는 원형의 단면을 갖는다. 스탬프(26)는 위에서 설명한 것과 마찬가지로 캐비티(52)로 탑재된다. 선택적인 가열 장치(54)가 스탬프(26)를 가열하는데 사용된다. 선택적인 UV 광원(56)은 스탬프 핸들러 어셈블리(50) 내부에 배치된다. 도 13에서 하나의 컬럼의 스탬프 캐비티(52) 및 스탬프(26)를 도시하지만, 스탬프 핸들러 어셈블리(50)의 바깥쪽 표면에는 복수 개 컬럼의 스탬프 캐비티(52) 및 스탬프(26)가 있을 수 있다.
도 14는 작동하는 스탬프 핸들러 어셈블리(50)를 도시한다. 본 구현예에서의 렌즈 핸들러(10)는 바람직하게는 스프레이 또는 스핀 코팅에 의해 폴리머(40)의 층이 증착된 평평한 상부 표면을 포함한다. 본 구현예에서 렌즈 핸들러(10)는 바람직하게는 유리로 구성된다. 스탬프 핸들러 어셈블리(50)는 폴리머(40)의 상부 표면을 스탬프(26)에 의해 좌우되는 모양으로 하면서 렌즈 핸들러(10) 상에서 폴리머(40) 위에서 롤링함으로써 폴리머(40)를 스탬핑한다. 상기 롤링 공정은 스탬프 핸들러 어셈블리(50)가 그 축에 대해 회전하는 동안에, 스탬프 핸들러 어셈블리(50)에 대해 렌즈 핸들러(10)를 이동시키거나, 반대로 둘다 이동시킴으로써 수행할 수 있다. 스탬프 핸들러 어셈블리(50) 내부의 UV 원(56)은 폴리머가 스탬프(26)에 의해 성형됨에 따라 폴리머(40)를 경화시킨다. 렌즈 핸들러(10)의 각각 상부와 하부에 있는 추가의 UV 광원(58,60)은 스탬프(26)에 의해 스탬핑된 후에 폴리머(40)를 경화시키기 위하여 추가의 UV광을 제공할 수 있다. 반사체(62)는 경화 효율을 높이기 위해 폴리머(40) 쪽으로 탈출한 UV광을 다시 보낼 수 있다.
도 15는 제 2 폴리머(40a)층에 대해 반복되는 스탬핑 공정을 도시하며, 폴리머(40a)는 폴리머(40)와 동일한 물질이거나 또는 상이할 수 있다. 임의의 수의 폴리머의 추가 층이 추가되고, 동일하거나 또는 상이한 모양의 스탬프(26)로 스탬핑될 수 있다. 추가 경화 공정은 각 폴리머 층이 형성된 후에 및/또는 모든 폴리머 층이 형성된 후에 상기에 설명된 UV 오븐을 이용하여 수행될 수 있다.
추가 AR/IR 코팅이 상기에 설명된 렌즈의 앞면 및/또는 뒷면에 적용될 수 있다. 상기에 설명된 바와 같은 정렬 마크가 적용될 수 있고, 이는 도 16에 도시되어 있다. 다이싱 공정은 다이싱 라인(64)을 따라 렌즈를 개별화시키기 위해 수행됨으로써 개별 렌즈(66)가 얻어진다. 다이싱 공정은 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 레이저를 이용하거나 또는 기계적으로 수행할 수 있다. 그런 다음, 각각의 개별화된 렌즈(66)를 시험하고, 핸들러(10)로부터 제거하며, 추가 어셈블리를 위해 개별 트레이에 놓여질 수 있다.
스탬프 핸들러 어셈블리(50)는 그 전체 주변에 스탬프(26)를 포함할 필요가 없다. 예를 들어, 도 17은 스탬프(26)가 어셈블리(70) 주위에 부분으로만 구성된 것을 제외하고는 어셈블리(50)와 동일한 스탬프 핸들러 어셈블리(70)를 도시한다. 스탬프 핸들러 어셈블리(70)의 작동은 스탬프 핸들러 어셈블리(70)가 마지막 스탬프(26) 위로 롤링하고, 어셈블리(70)가 위로 올라가 첫번째 스탬프(26)에 대해 시계 반대 방향으로 회전하며, 아래로 다시 내려와 스탬핑 공정을 다시 하는 것을 제외하고는 어셈블리(50)에 대해 상기에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명이 본 명세서에 상술되고 예시된 실시예(들)로 한정되지 않지만, 첨부된 청구항들의 범주 내에 속하는 임의의 및 모든 변형예들을 포괄한다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명에 대한 참조는 임의의 청구항 또는 청구 용어의 범위를 제한하려고 의도되지는 않지만, 대신에 단지 하나 이상의 청구항들에 의해 커버될 수 있는 하나 이상의 특징을 참조한다. 상술된 물질, 공정들, 및 수치 예시들은 단지 예시에 불과하며, 청구항들을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 또한, 청구항들과 발명의 상세한 설명으로부터 명백해지는 것처럼, 모든 방법 단계가 예시 또는 청구된 그 순서대로 수행될 필요는 없으며, 오히려 본 발명의 다층 렌즈의 바람직한 형성을 허용하는 임의 순서로 수행될 수 있다. 마지막으로, 물질의 단일 층들이 이러한 또는 유사한 물질의 다수의 층으로서 형성될 수 있으며, 이 반대의 경우도 가능하다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "위(over)"와 "상(on)" 모두는 "직접적으로 위에(directly on)"(사이에 마련된 매개 물질(intermediate materials), 요소, 또는 공간이 없음)과 "간접적으로 위에(indirectly on)"(사이에 매개 물질, 요소, 또는 공간이 마련됨)을 포괄적으로 포함한다. 이와 유사하게, 용어 "인접(adjacent)"은 "직접적 인접(directly adjacent)"(사이에 마련된 매개 물질, 요소, 또는 공간이 없음)과 "간접적 인접(indirectly adjacent)"(사이에 매개 물질, 요소, 또는 공간이 마련됨)을 포함하고, "~에 탑재된(mounted to)"은 "~에 직접적으로 탑재된(directly mounted to)"(사이에 마련된 매개 물질, 요소, 또는 공간이 없음)과 "~에 간접적으로 탑재된(indirectly mounted to)"(사이에 매개 물질, 요소, 또는 공간이 마련됨)을 포함하고, "~에 전기적으로 접속된(electrically coupled to)"은 "~에 직접적으로 전기적으로 접속된(directly electrically coupled to)"(사이에 마련된 매개 물질, 요소, 또는 공간이 없음)과 "~에 간접적으로 전기적으로 접속된(indirectly electrically coupled to)"(사이에 매개 물질, 요소, 또는 공간이 마련됨)을 포함한다. 예를 들어, "기판 상에" 요소를 형성하는 것은 그 사이에 하나 이상의 매개 물질/요소를 가지고 그 기판 상에 간접적으로 요소를 형성하는 것뿐만 아니라, 그 사이에 매개 물질/요소 없이 기판 상에 직접적으로 요소를 형성하는 것을 포함할 수 있다.

Claims (23)

  1. 상부 표면으로 형성된 복수 개의 캐비티를 갖는 렌즈 핸들러를 제공하는 단계; 및
    각각의 캐비티에 대하여,
    캐비티에 제 1 폴리머 물질을 공급하는 단계;
    상기 제 1 폴리머 물질 상에 비평면(non-planar) 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 제 1 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 및
    상기 제 1 폴리머 물질에 UV 광을 적용시켜 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 렌즈 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 캐비티에 대하여,
    캐비티 및 제 1 폴리머 물질 상에 제 2 폴리머 물질을 공급하는 단계;
    상기 제 2 폴리머 물질 상에 비평면 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 제 2 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 및
    상기 제 2 폴리머 물질에 UV 광을 적용시켜 제 2 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 폴리머 물질은 제 2 폴리머 물질과는 조성이 상이한 렌즈 형성 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 캐비티는 제 1 폴리머 물질이 공급되는 비평면 바닥 표면을 가지는 렌즈 형성 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    각각의 캐비티는 원형 모양의 측벽을 가지는 렌즈 형성 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    각각의 캐비티는 사각형 또는 직사각형 모양의 측벽을 가지는 렌즈 형성 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    렌즈 핸들러를 가열하는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  8. 상부 표면으로 형성된 복수 개의 캐비티를 갖는 렌즈 핸들러를 제공하는 단계;
    복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 포함하는 디스펜서 캐리어를 제공하는 단계;
    상기 복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 이용하여 캐비티에 제 1 폴리머 물질을 공급하는 단계;
    각각 비평면 스탬프 표면을 갖는 복수 개의 스탬프를 포함하는 스탬프 캐리어를 제공하는 단계;
    상기 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질 상에 비평면 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계;
    복수 개의 UV 광원을 제공하는 단계; 및
    상기 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 렌즈 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수 개의 액체 폴리머 디스펜서를 이용하여 캐비티 및 제 1 폴리머 물질 상에 제 2 폴리머 물질을 공급하는 단계;
    상기 캐비티 내의 제 2 폴리머 물질 상에 비평면 스탬프 표면을 프레스하는 단계로서, 캐비티 내의 제 2 폴리머 물질의 상부 표면과 비평면 스탬프 표면을 합치시키는 단계; 및
    UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 캐비티 내의 제 2 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    복수 개의 UV 광원을 포함하는 UV 모듈 캐리어를 제공하는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법으로서,
    경화 단계는 프레스 단계 후에 수행하는 렌즈 형성 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 스탬프 캐리어는 복수 개의 스탬프 핸들러를 포함하고,
    각각의 스탬프 핸들러는 그것에 탑재된 복수 개의 UV 광원 중 하나를 포함하고, 그것에 탑재된 복수 개의 스탬프 중 하나를 포함하며,
    복수 개의 스탬프 각각은 UV 광원 각각으로부터의 UV 광에 대해 적어도 부분적으로 투명한 렌즈 형성 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 각각의 스탬프 핸들러는 그것에 탑재된 스탬프를 가열하기 위한 가열 소자를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    복수 개의 제 2 UV 광원을 포함하는 UV 모듈 캐리어를 제공하는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법으로서,
    프레스 단계 후에 복수 개의 제 2 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 캐비티 내의 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 렌즈 형성 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    복수 개의 캐비티는 복수 개의 열의 캐비티로 배치되고;
    상기 공급 단계는 하나의 열의 복수 개의 캐비티에 대해 동시에 수행되며;
    상기 프레스 단계는 하나의 열의 복수 개의 캐비티에 대해 동시에 수행되는 렌즈 형성 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    렌즈 핸들러를 가열하는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  16. 렌즈 핸들러 위에 제 1 폴리머 물질층을 형성하는 단계;
    곡면을 따라서 배치된 복수 개의 스탬프를 갖는 스탬프 핸들러를 제공하는 단계로서, 각각의 스탬프는 비평면 스탬프 표면을 포함하는 단계;
    상기 스탬프 핸들러의 곡면을 제 1 폴리머 물질을 따라 롤링하여 제 1 폴리머 물질의 상부 표면을 비평면 스탬프 표면과 합치시키는 단계; 및
    적어도 하나의 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 제 1 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 렌즈 형성 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    제 1 폴리머 물질층 위에 제 2 폴리머 물질층을 형성하는 단계;
    스탬프 핸들러의 곡면을 제 2 폴리머 물질을 따라 롤링하여 제 2 폴리머 물질의 상부 표면을 비평면 스탬프 표면과 합치시키는 단계; 및
    적어도 하나의 UV 광원으로부터의 UV 광을 이용하여 제 2 폴리머 물질을 경화시키는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    적어도 하나의 UV 광원은 스탬프 핸들러의 내부에 배치되는 렌즈 형성 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    적어도 하나의 UV 광원은 렌즈 핸들러의 위에 배치되는 제 1 UV 광원 및 렌즈 핸들러의 아래에 배치되는 제 2 UV 광원을 포함하는 렌즈 형성 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    적어도 하나의 UV 광원은 스탬프 핸들러의 내부에 배치되는 제 3 UV 광원을 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  21. 청구항 16에 있어서,
    제 1 폴리머 물질층을 복수 개의 별개의 세그먼트로 개별화시키는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  22. 청구항 17에 있어서,
    제 1 폴리머 물질층 및 제 2 폴리머 물질층을 복수 개의 별개의 세그먼트로 개별화시키는 단계를 더 포함하는 렌즈 형성 방법.
  23. 청구항 16에 있어서,
    제 1 폴리머 물질층의 스탬프 핸들러를 들어올리는 단계,
    상기 스탬프 핸들러를 회전시키는 단계,
    상기 스탬프 핸들러를 제 1 폴리머 물질층으로 다시 낮추는 단계, 및
    상기 스탬프 핸들러의 곡면을 제 1 폴리머 물질을 따라 계속해서 롤링하는 단계를 포함하는 렌즈 형성 방법.
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