(57)【要約】  プラスチック素子を形成する方法は、第一の金型に、ある量の液体前駆体材料を分注することと、分注された液体前駆体材料の上部で前記第一の金型上にキャリア・テープを位置決めすることと、キャリア・テープと第一の金型とに接触するように、第二の金型を移動させることと、第一の金型と第二の金型とに圧力を印加することとを含む。液体前駆体材料は、液体シリコーンを含んでもよい。シートの形式で多数のレンズを生産してもよく、成形後にシートから個々のレンズを分離してもよい。成形の間に、プラスチックを少なくとも部分的に硬化させてもよい。
2009538445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック・レンズ素子を形成する方法であって、
複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型上にキャリア・テープを位置決めすることと、
前記キャリア・テープ上に、ある量の液体前駆体材料を分注することと、
前記キャリア・テープと前記第一の金型とに接触するように、第二の金型を移動させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とに圧力を印加し、前記レンズの周辺領域で接続されるプラスチック・レンズのシートを形成することと、
前記第一の金型から前記プラスチック・レンズのシートを取り除くことと、
前記プラスチック・レンズのシートから少なくとも１つのレンズを分離することと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液体前駆体材料は、液体シリコーンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
固体成形素子を形成するために、前記分注した液体前駆体材料の温度を上昇させて、前記液体前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させること
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
固体成形素子を形成するために、前記分注した液体前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とを分離することと、
前記キャリア・テープを使用して前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除くことと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリア・テープから前記固体成形素子を取り除くことをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除いた後、前記固体成形素子上に残存するフラッシングから前記固体成形素子を分離することをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記フラッシングから前記固体成形素子を分離することは、金型パンチで前記固体成形素子をパンチすることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金型パンチは、中空チップを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金型パンチは、前記第一の金型が定める前記固体成形素子の形状に一致するように形作ったチップを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記固体成形素子は、レンズ素子を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズ素子が、前記第一の金型の形状が定める光学特性を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記レンズ素子が、前記第二の金型の形状が定める光学特性を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の金型は、複数のキャビティを含み、前記固体成形素子を形成することは、前記複数のキャビティ内で前記固体成形素子のシートを形成することを備え、前記固体成形素子はフラッシングによって接続され、前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除くことは、前記キャリア・テープを使用して前記第一の金型から前記固体成形素子のシートを取り除くことを備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の金型と前記第二の金型との間に、真空シールを提供することをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記真空シールを提供することは、前記第一の金型上に前記真空シールを提供することを備え、前記キャリア・テープを位置決めすることは、前記真空シールの上部に前記キャリア・テープを位置決めすることを備えるを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャリア・テープを位置決めすることは、横断方向に沿って前記第一の金型と前記第二の金型との間のスペースに前記キャリア・テープを供給することを備え、前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除いた後、追加の量の液体前駆体材料を前記第一の金型に分注することと、前記第一の金型と前記第二の金型との間から前記固体成形素子を少なくとも取り除くまで、前記横断方向に沿って前記キャリア・テープを供給することとをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１７】
前記キャリア・テープと前記固体成形素子とをヒータに供給することと、前記固体成形素子をさらに硬化させるために、前記固体成形素子を加熱することとをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
成形レンズを形成する方法であって、
複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型上にキャリア・テープを位置決めすることと、
前記キャリア・テープの上へ、ある量の液体シリコーンを分注することと、
前記キャリア・テープと前記第一の金型とに接触するように第二の金型を移動させることと、
第一の方向に沿って、前記第一の金型と前記第二の金型とに圧力を印加することと、
複数の成形レンズを含むシートを形成するため、前記分注した液体シリコーンを少なくとも部分的に硬化させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とを分離することと、
前記キャリア・テープを使用して、前記第一の金型から前記シートを取り除くことと、
前記第一の金型から前記シートを離すため、前記第一の方向を横断する方向に前記キャリア・テープを進めることと、
前記シートから少なくとも１つの成形レンズを分離することと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記キャリア・テープから前記シートを取り除くことをさらに備え、
前記シートから少なくとも１つの成形レンズを分離することは、前記第一の金型から前記成形レンズを取り除いた後、前記成形レンズ上に残存するフラッシングから前記成形レンズを分離することを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形レンズは、前記第一の金型の形状が定める光学特性を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記成形レンズは、前記第二の金型の形状が定める光学特性を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャリア・テープを位置決めすることは、横断方向に沿って前記第一の金型と前記第二の金型との間のスペースに前記キャリア・テープを供給することを備え、前記第一の金型から前記シートを取り除いた後、追加の量の液体シリコーンを前記第一の金型に分注することと、前記第一の金型と前記第二の金型との間から前記シートを少なくとも取り除くまで、前記横断方向に沿って前記キャリア・テープを供給することとをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記キャリア・テープと前記シートとをヒータに供給することと、前記シートをさらに硬化させるために、前記シートを加熱することとをさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
成形レンズを形成する方法であって、
第一の金型内に、ある量の前駆体材料を提供することと、
前記前駆体材料の上部に、前記第一の金型上のキャリア・テープを位置決めすることと、
前記キャリア・テープと前記第一の金型とに接触するように第二の金型を移動させることと、
第一の方向に沿って、前記第一の金型と前記第二の金型とに圧力を印加することと、
部分的に硬化した成形レンズを形成するために、前記前駆体材料を部分的に硬化させることと
前記第一の金型と前記第二の金型とを分離することと、
前記キャリア・テープを使用して、前記第一の金型から前記部分的に硬化した成形レンズを取り除くことと、
前記成形レンズをヒータに移動させるために、前記第一の方向を横断する方向に前記キャリア・テープを進めることと、
前記ヒータ内で前記成形レンズをさらに硬化させることと
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形プラスチック素子の形成に関し、さらに具体的には、熱圧着成形（thermocompression molding）を使用した成形プラスチック素子の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件特許出願人が製造するＸＬａｍｐ（登録商標）パッケージ型発光ダイオードのようなパッケージ型発光ダイオード（ＬＥＤ）には、焦点を合わせるように構成したレンズおよび／または固体発光デバイスが出す直接光のような光学素子を含めてもよい。動作中の固体発光デバイスが生成する高い光パワーおよび／または熱のため、そのようなパッケージ型デバイスのレンズは、劣化すること無しに熱および／または光に耐え得ることが望ましいことがある。
【０００３】
小型のプラスチック素子は、成形工程（molding process）を経て製造されることがある。しかしながら、パッケージ型ＬＥＤの使用に適する動作特性を持つ成形プラスチック・レンズは、青および／または近ＵＶ光に存在する可能性のある４００ｎｍまたはそれ以下の波長を持つ光にさらした場合、高い温度に耐えることができないことが証明され、かつ／または光透過率特性を劣化させて喪失させる可能性がある。そのようなレンズに使用するプラスチックの例には、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＣＯＣ（環状オレフィン系重合体）、ポリメチルペンテンなどがある。そのようなプラスチック・レンズは、例えば、射出成形（injection molding）を経て形成される。
【０００４】
シリコーン材料は、高性能パッケージ型ＬＥＤデバイスにとって、望ましい光学特性および熱特性を有する可能性がある。その理由は、実質的な劣化を伴わずに高い熱への暴露および／または短い波長の光への暴露を処理できる可能性があるからである。しかしながら、一般的に、シリコーンは、上記の熱可塑性プラスチックの場合と同じ射出成形によって、光学的形状に成形することができない。
【０００５】
液体射出成形および／またはトランスファ成形（transfer molding）によって成形できる幾つかのシリコーン材料が開発されてきた。しかしながら、これらの方法では、各成形サイクルの間、金型（mold-die）のランナ（runner）のネットワークと同様に原材料に対するカル（cull）、即ち容器を満たすため、余分の材料が必要であるため、高い割合で材料が無駄に消費される。液体射出成形またはトランスファ成形の間、カル領域の成形プランジャ（mold plunger）によって材料を圧搾し、ランナへおよびゲートを通して強制的に流し、レンズを形成するキャビティに導く。カル領域およびランナ内の余分の材料は無駄に消費される可能性があり、工程コストを増加させる。
【０００６】
従来の成形技術では、成形部品には、金型（die mold）間の継ぎ目が形成される部分の周辺の回りに”フラッシング（flashing）”と呼ばれる余分の材料を含む可能性がある。このフラッシングは、典型的には、成形部品から除去される。同様に、トランスファ成形技術および射出成形技術では、ゲートに対応する材料は完成品から除去されることがある。
【０００７】
ゲートが形成する余分の材料の周りの成形部品の一部は、材料応力が増加したレベルを持つ可能性があり、その部分の温度が上昇した場合、歪みをもたら可能性がある。レンズはＬＥＤ動作中に温度上昇し、歪む可能性があり、パッケージの近接場の光パターンまたは非近接場の光パターンを変化させる可能性があるので、これは、特にＬＥＤパッケージ・レンズにとっては望ましくない。加えて、余分の材料の周りの部品の部分は、その余分の材料を取り除く場合にザラザラになるか、かつ／または、損傷を受ける可能性がある。そのような歪みおよび／または損傷は、ゲートを成形部品の端近傍に配置したとしても、かつ／または、パッケージのアセンブリを複雑にしてもよいとしても、トランスファ成形または射出成形を通して形成したレンズの光学特性に、影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
従来のトランスファ成形技術および射出成形技術は、シリコーンを成形するために他の難点をもつ可能性がある。例えば、硬化シリコーンは、金属および／またはプラスチック表面に付着する可能性がある。それ故、硬化シリコーンはゲートを詰まらせる可能性があるため、成形シリコーン部品を生産するためトランスファ成形を使用することは困難である可能性がある。
【０００９】
シリコーン・レンズを作る第三の方法は、ポッティング（potting）によるものである。この方法では、液体樹脂を金属金型カップまたはプラスチック金型カップに分注し、次いで炉で硬化させる。そのように形成したレンズの一部は、硬化樹脂の液体レベル（ｌｉｑｕｉｄ  ｌｅｖｅｌ）によって定まるので、この方法は労力を多く要し、遅く、不完全な形状を形成するのに限定される可能性がある。
【００１０】
レンズの射出／トランスファ成形の典型的なセットアップを図１に示す。そこに示すように、金型１０は、複数のレンズ形状キャビティ１２を含む。供給チャンバ１４内に提供される原材料を、複数のランナ１６とゲート１８を通してキャビティ１２に射出／トランスファする。そのようなシステムが単一の運転で生産できる可能性のあるレンズの数は、ランナ１６のシステムの長さと複雑性で制限される可能性がある。さらに、そのようなシステムで生産されるレンズには、それらをパッケージで使用する前にレンズから除去する可能性のあるランナ１６の存在によって、ゲートを含む可能性がある。上記のように、ゲートの除去により、作成されたレンズ上に、粗く、不均一で、かつ／または、歪みのある場所をもたらすことになる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱圧着成形を使用した成形プラスチック素子の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態は、プラスチック・レンズ素子を形成する方法を提供する。その方法は、複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型の上にキャリア・テープを位置決めすることと、そのキャリア・テープの上に、ある量の（a quantity of）液体前駆体材料（a liquid precursor material）を分注することと、キャリア・テープおよび第一の金型と接触するよう、第二の金型を移動することと、第一の金型と第二の金型とに圧力を印加し、レンズの周辺領域で接続されたプラスチック・レンズのシートを形成することとを含む。プラスチック・レンズのシートを第一の金型から除去し、少なくとも１個のプラスチック・レンズをプラスチック・レンズのシートから分離する。
【００１３】
本方法は、分注した液体前駆体材料の温度を上昇させて、それにより少なくとも部分的に液体前駆体材料を硬化させ、固体成形素子を形成することをさらに含む。
【００１４】
本方法は、分注液体前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させて固体成形素子を形成することと、第一の金型と第二の金型を分離することと、キャリア・テープを使用して第一の金型から固体成形素子を取り除くこととをさらに含む。本方法には、キャリア・テープから固体成形素子を取り除くことをさらに含めてもよい。
【００１５】
本方法には、固体成形素子を第一の金型から除去した後、固体成形素子の上に残存する全てのフラッシングから固体成形素子を分離することをさらに含めてもよい。固体成形素子をフラッシングから分離することには、金型パンチ（ｄｉｅ  ｐｕｎｃｈ）を使用して固体成形素子をパンチすることを含めてもよい。金型パンチには中空チップを含めてもよく、かつ／または、第一の金型が定める固体成形素子の形状に一致するよう形作る可能性のあるチップを含めてもよい。
【００１６】
固体成形素子には、レンズ素子を含めてもよい。レンズ素子には、第一の金型の形状および／または第二の金型の形状が定める光学特性を含めてもよい。
【００１７】
第一の金型には、複数のキャビティを含めてもよく、固体成形素子を形成することには、複数のキャビティ内で固体成形素子のシートを形成することを含めてもよい。固体成形素子をフラッシングで接続してもよい。第一の金型から固体成形素子を取り除くことには、キャリア・テープを使用して第一の金型から固体成形素子のシートを取り除くことを含めてもよい。
【００１８】
本方法には、第一の金型と第二の金型との間に真空シールを提供することをさらに含めてもよい。真空シールを提供することには、第一の金型の上に真空シールを提供することを含めてもよく、キャリア・テープを位置決めすることには、真空シールの上部にキャリア・テープを位置決めすることを含めてもよい。
【００１９】
キャリア・テープを位置決めすることには、横断方向に沿って第一の金型と第二の金型との間のスペースにキャリア・テープを供給することを含めてもよく、本方法には、第一の金型から固体成形素子を取り除いた後、追加の量の液体前駆体材料を第一の金型に分注することと、第一の金型と第二の金型との間から固体成形素子が少なくとも取り除かれるまで、横断方向に沿ってキャリア・テープを供給することとをさらに含めてもよい。
【００２０】
本方法には、ヒータにキャリア・テープと固体成形素子を供給することと、固体成形素子をさらに硬化させるため、固体成形素子を加熱することとをさらに含めてもよい。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態により成形レンズを形成する方法は、複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型上にキャリア・テープを位置決めすることと、キャリア・テープの上に、ある量の液体シリコーンを分注することと、第二の金型を移動してキャリア・テープと第一の金型とに接触させることと、第一の方向に沿って第一の金型と第二の金型とに圧力を印加することとを含む。分注された液体シリコーンは少なくとも部分的に硬化し、複数の成形レンズを含むシートを形成する。本方法は、第一の金型と第二の金型とを分離することと、キャリア・テープを使用して第一の金型からシートを取り除くこととをさらに含む。キャリア・テープを第一の方向を横断する方向に進め、第一の金型からシートを引き離し、少なくとも１個の成形レンズをシートから分離する。
【００２２】
本方法には、キャリア・テープからシートを取り除くことをさらに含めてもよい。シートから少なくとも１個の成形レンズを分離することには、第一の金型から成形レンズを取り除いた後、成形レンズ上に残存するフラッシングから成形レンズを分離することを含めてもよい。
【００２３】
キャリア・テープを位置決めすることには、横断方向に沿って第一の金型と第二の金型との間のスペースにキャリア・テープを供給することを含めてもよく、本方法には、第一の金型からシートを取り除いた後、追加の量の液体シリコーンを第一の金型に分注することと、第一の金型と第二の金型との間からシートが少なくとも取り除かれるまで、横断方向に沿ってキャリア・テープを供給することとをさらに含めてもよい。本方法には、ヒータにキャリア・テープとシートを供給することと、シートをさらに硬化させるため、成形レンズを加熱することとをさらに含めてもよい。
【００２４】
本発明の更なる実施形態による成形レンズを形成する方法は、第一の金型に、ある量の前駆体材料を提供することと、前駆体材料の上部に第一の金型上のキャリア・テープを位置決めすることと、キャリア・テープと第一の金型とに接触するように第二の金型を移動することとを含む。第一の方向に沿って第一の金型と第二の金型に圧力を印加し、前駆体材料が少なくとも部分的に硬化して部分的に硬化した成形レンズを形成する。第一の金型と第二の金型を分離し、キャリア・テープを使用して第一の金型から部分的に硬化した成形レンズを取り除く。第一の方向を横断する方向にキャリア・テープを進めてその成形レンズをヒータに移動し、ヒータの中で成形レンズをさらに硬化させる。
【００２５】
本発明の更なる理解を提供するために添付した図面は、本発明の一実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】レンズのための従来の射出／トランスファ成形システムを示す概略図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態による圧縮成形のための方法と装置を分解組立図で示す図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態による圧縮成形のための方法と装置を分解組立図で示す図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態に従って形成した光学素子のダイシングを示す斜視図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による圧縮成形のための方法と装置を示す概略図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態による金型とキャリア・テープを示す概略図である。
【図７】本発明の幾つかの実施形態による動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明についてさらに十分に説明する。しかしながら、本発明を多くの異なる形式で実施してもよく、ここで示す実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的で完全であるようにと提供するものであり、当事業者に本発明の範囲を十分に伝えるであろう。図では、層と領域のサイズおよび相対的サイズは、明確化のため誇張される可能性がある。同じ番号は、初めから終わりまで同じ素子を示す。
【００２８】
層、領域または基板のような素子を、もう一つの素子“の上に”あるとして参照する場合、それは他の素子の上に直接存在することができるか、または介在素子が存在してもよいことに留意されたい。基板のような素子の部分が“内側の”として参照される場合、その素子の他の部分よりそのデバイスの外側から離れていることに留意されたい。さらに、ある層または領域の関係を、図に示す基板またはベース層に相対的なもう一つの層または領域の関係を述べるため、“の下に”または“の上に横たわる”のような相対的用語を使用する可能性がある。これらの用語は、図に示す方向に加えてデバイスの異なる方向を包含することを意図していることに留意されたい。最後に、用語“直接に”は、介在素子が存在しないことを意味する。用語“および／または”は、一つ以上の関連するリスト化された用語の任意、かつ全ての組合せを含む。
【００２９】
各種の素子、部品、領域、層および／または部分を述べるため、第一の、第二の等の用語を使用するが、これらの素子、部品、領域、層および／または部分はこれらの用語で限定されるべきではないことに留意されたい。一つの素子、部品、領域、層または部分をもう一つの領域または部分から区別するためにのみ、これらの用語を使用する。それ故、以下で説明する第一の素子、部品、領域、層または部分は、本発明の教えることから逸脱すること無く、第二の素子、部品、領域、層または部分と呼称することが可能である。
【００３０】
本発明の理想的な実施形態の概略図である断面図、斜視図および／または平面図を参照して、本発明の実施形態を述べる。よって、例えば、製造技術および／または許容誤差の結果として、図の形状からの変化は予想されるべきである。それ故、本発明の実施形態を、ここで示す領域の特定の形状に限定されると解釈すべきではなく、例えば、製造の結果生じる形状の公差を含むものである。例えば、長方形として示す、または述べる領域は、典型的には、通常の製造許容誤差により、丸みがあり、または曲がっている外観を持つであろう。それ故、図に示す領域は、実際は概略であり、それらの形状はデバイスの領域の正確な形状を示すことを意図しておらず、本発明の範囲を制限することを意図していない。
【００３１】
別に定義しない限り、ここで使用する全ての用語（技術的用語および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者が共通に理解するものと同じ意味を持つ。さらに共通に使用する辞書で定義するものは、関連する技術と本開示の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を持つものと解釈すべきであり、本願で明示的に定義されない限りは、理想的な、または過度に公式的な意味で解釈すべきではないことに留意されたい。
【００３２】
図２−図３は、本発明の幾つかの実施形態による圧縮成形のための方法と装置の分解組立図である。ここに示すように、圧縮成形の装置は、第一の金型３０と第二の金型４０を含む。第一の金型は、その上面３０Ａに複数のキャビティ３２を含む。複数の対応する成形部分７０の形状の少なくとも一部を形成するよう、キャビティ３２を形作る。図２に示す実施形態では、第一の金型３０には、９個の凹部３２を含む。しかしながら、第一の金型内の凹部３２の数は９個より多くても少なくてもよいことに留意されたい。幾つかの実施形態では、成形部分７０は、ＬＥＤパッケージにおける使用に適当な成形レンズであってもよい。その場合には、光学レンズを決定する可能性のあるキャビティの一般的形状（例えば、半球形、放物線、等）に加え、キャビティには、特定の用途で要望される可能性のある、光誘導、光拡散、光散乱、光指向等の付加的光学特性を含めてもよい。
【００３３】
第一の金型３０と第二の金型４０との間に、帯状の変形可能なキャリア・テープ５０が供給される。成形動作中に形成されるフラッシングが接続する成形レンズ７０のシート６０を取り除き、かつ保持するため、キャリア・テープ５０を使用してもよい。
【００３４】
また、第一の金型３０には、その上面３０Ａの上に、キャビティ３２を形成する第一の金型の上面３０Ａの中央領域を取り囲むシール・リング３４を含めてもよい。一つ以上の真空ビア（図示せず）を通して金型から空気を排出する場合、シール・リング３４により、第一の金型３０と第二の金型４０との間で真空シールを形成できるようになる。しかしながら、幾つかの実施形態では、シール・リング３４を第二の金型４０の対応する反対の面の上に形成してもよく、別個の要素として提供してもよく、かつ／または完全に省略してもよいことに留意されたい。
【００３５】
ＬＥＤパッケージのプラスチック・レンズのようなプラスチック素子を形成するため、第一の金型３０のキャビティ３２の中に、ある量の液体前駆体材料を分注する。液体前駆体材料には、例えば、硬化していない液体シリコーン材料を含めてもよい。液体シリコーンの制御された分注については、当業者にはよく知られており、例えば、第一の金型３０の表面３０Ａの上部に中空分注針（図示せず）を位置決めし、分注針を通してキャビティ３２の中に液体シリコーンを分注してもよい。また、ミックスし（２種の液体処方の場合）、分注する液体を測量するよう、分注システムを構成してもよい。
【００３６】
キャビティ３２の位置は既知であるので、キャビティ３２の中に直接所望の量の液体シリコーンを正確に分注するよう、分注針を制御してもよい。幾つかの実施形態では、成形レンズ７０の周辺にフラッシング６２の形成を促進するため、キャビティ３２内に、またはそれに隣接して、幾らか過剰な液体シリコーンを分注することが望ましいこともある。
【００３７】
キャリア・テープ５０を第一の金型３０と第二の金型４０との間に位置決めした後、テープ５０を越えてキャビティ３２の中に液体前駆体材料を分注してもよい。次に、第一の金型３０と接触するように第二の金型を移動させる。また、シール・リング３４が存在する実施形態では、シール・リング３４を第一の金型３０と第二の金型４０との間でプレスするように、シール・リング３４に接触するように第二の金型４０を移動させてもよい。
【００３８】
図３に示すように、第二の金型４０を第一の金型３０と一緒にプレスする場合、シール・リング３４が取り巻く第一の金型３０の表面３０Ａの上部の中央領域に広がる可能性のある突出部４２を、第二の金型に含めてもよい。
【００３９】
次に、液体前駆体材料をキャビティ３２の中に圧縮するよう、第一の金型３０と第二の金型とに圧力を印加してもよい。さらに、第一の金型３０の中の一つ以上の真空ビア（図示せず）を通して、成形チャンバから空気を排出してもよい。次に、例えば、適当な温度で適当な時間、その材料を加熱するか、分注した材料を室温で適当な時間、置いたままにしておくか、触媒とともにＵＶ光線に暴露するか、および／または他の適当な技術かで、分注した前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させてもよい。硬化は、一つのステップおよび／または多数のステップで実施することができる。液体シリコーンを前駆体材料として使用する実施形態では、数十秒間から数分間、約１５０℃の温度に加熱した後、少なくとも部分的に前駆体材料を硬化させてもよく、１時間から３時間、約１５０℃の温度に加熱した後、完全に硬化させてもよい。しかしながら、当業者には理解されるように、分注した液体シリコーンを十分にまたは部分的に硬化させるため、他の時間／温度の組合せが適切であることもある。
【００４０】
少なくとも部分的に硬化した前駆体材料は、キャビティ３２内に複数の成形レンズ７０を形成する。複数の成形レンズ７０は、硬化処理過程の結果、取り除くことができるようにキャリア・テープ５０に貼り付く可能性のあるシート６０内のフラッシング６２によって接続されている。
【００４１】
第一の金型３０と第二の金型４０を分離した後、例えば、キャリア・テープ５０を第一の金型３０からキャリア・テープ５０を引き上げて取ることにより、第一の金型３０から成形レンズ７０のシート６０を取り除いてもよい。次に、シート６０を第一の金型３０と第二の金型４０から移動させ、キャリア・テープ５０の新しい（未使用の）部分をキャビティ３２の上部の位置に移動するように、第一の金型３０の表面３０Ａに平行な（第一の金型３０と第二の金型４０との相対的運動の方向を横断する）経路に沿って、キャリア・テープ５０を供給してもよい。
【００４２】
次に、キャビティ３２の中に第二の量の液体前駆体材料を分注し、結合した成形レンズ７０のもう一つのシート６０を生産するため、上に述べた動作を繰り返してもよい。
【００４３】
当業者にとっては当然なことであるが、第一の金型の上面３０Ａのキャビティ３２の数を単に増加させることにより、そのような処理過程のスループットを向上してもよく、それにはランナの複雑な系列の設計または形成を必要としなくてよい。第一の金型３０の上面３０Ａの表面積を増加させることと、および／またはその中のキャビティ３２の配置密度を向上させることとによって、これを達成できる可能性がある。
【００４４】
処理過程のスループットは、第一の金型３０と第二の金型４０を一緒にプレスしている間、成形レンズ７０を元の位置のままで部分的にのみ硬化させることにより、さらに向上させてもよい。例えば、当分元のままの状態で、および／または成形レンズ７０が固定した形状に達することができるのに十分な温度で、成形レンズを部分的に硬化させてもよい。金型３０、４０から取り除き終わった後に、レンズ７０の硬化を完了させてもよい。
【００４５】
第一の金型３０から、少なくとも部分的に硬化した成形レンズ７０を含むシート６０の除去を容易にするため、硬化したレンズが容易には張り付かない可能性のある表面を持つよう、第一の金型３０および／または第二の金型４０を形成することが望ましい可能性がある。例えば、第一の金型３０には、テフロン（登録商標）またはシリコーンの上塗り／内張りを含めてもよい。しかしながら、シート６０が取り除くことができるように付着し、また、分注した液体を硬化させるのに使用する可能性のある任意の上昇させた温度に耐えるであろう材料から、キャリア・テープ５０を形成してもよいことに留意されたい。従って、キャリア・テープ５０は高温プラスチックを含んでもよい。
【００４６】
第一の金型３０と第二の金型４０を一緒にプレスした場合、キャリア・テープ５０はシール・リング３４の周辺で変形し、しわ５２を形成する可能性がある。
【００４７】
図４は、本発明幾つかの実施形態に従って形成した光学素子のダイシング（singulation）を示す斜視図である。成形レンズ７０のシート６０を、少なくとも部分的に硬化させた後、例えば、キャリア・テープ５０をシート６０から引き剥がすことにより、キャリア・テープ５０からシート６０を取り除いてもよく、その逆でもよい。次に、図４に示す金型パンチを使用して成形レンズ７０をパンチすることにより、個々のレンズ７０をシート６０から分離（即ち、“ダイシング”）してもよい。支持材（図示せず）の上にシート６０を位置決めしてもよく、シート６０に垂直方向で、ダイシングするレンズ７０の上へ金型パンチ８０を移動させてもよい。金型パンチ８０は中空先端部を含むチップ８２を有してもよく、その結果、中空先端チップ８２の周辺エッジを使用してレンズ７０を取り巻くフラッシングを切断することにより、レンズ７０を分離してもよい。幾つかの実施形態では、チップ８２には、レンズ７０の形状を定めるキャビティ３２の形状に類似の形状を持つキャビティを含めてもよい。従って、チップ８２は、第一の金型３０または第二の金型４０が定めるレンズ７０の形状に一致するキャビティを持ってもよい。
【００４８】
ダイシング工程では、チップ８２の切断またはパンチ動作により、レンズ７０の下縁を一様に、かつ滑らかに切断してもよい。
【００４９】
図５は、本発明の幾つかの実施形態による圧縮成形のための方法と装置を示す概略図である。その中で示すように、第一の金型３０と第二の金型４０との相対的運動に対して横断する方向８２に沿って、第一の金型３０と第二の金型４０との間にキャリア・テープ５０を供給する。液体シリコーンのような液体前駆体材料をキャリア・テープ５０の上部に分注した後、キャリア・テープ５０が第一の金型３０と第二の金型４０との間に、かつキャビティ３２の上部にあるよう、キャリア・テープ５０と一緒に第一の金型３０と第二の金型４０をプレスする。図５に示すように、シール・リング３４が定める領域内で、第一の金型３０の上面３０Ａの中心部の上をプレスするよう構成した突出部４２を含めてもよい。図５には示していないが、第一の金型３０にもまた、対応する突出部を含めてもよい。例えば、第一の金型３０の上面３０Ａの中心部を上方向に突出させると、第二の金型４０との接触を容易にできるであろう。
【００５０】
ひとたび成形レンズ７０のシート６０を形成し、少なくとも部分的に硬化させると、第一の金型３０と第二の金型４０を分離してもよく、キャリア・テープ５０を上げて第一の金型３０からシート６０を持ち上げて離してもよい。次に、キャリア・テープ５０を方向８２で進めてもよく、その結果、キャリア５０の未使用の部分を、第一の金型３０と第二の金型４０との間に位置決めしてもよい。本処理過程は、所望の枚数のシート６０がキャリア・テープ５０上に形成されるまで繰り返してもよい。幾つかの実施形態では、シート６０を支えるキャリア・テープ５０を、ヒータ９０の中を通過させることにより、シート６０をさらに硬化させてもよい。
【００５１】
図６は、本発明の幾つかの実施形態による第二の金型１４０を示す概略図である。図６に示すように、第二の金型１４０には、レンズ素子７０の追加の形状を提供するため、第二の金型１４０の突出部１４２に位置してもよいキャビティ１４４を含めてもよい。従って、第一の金型と第二の金型とを一緒にプレスした場合、第一の金型と反対のレンズ７０の側面に、キャビティ１４４により液体前駆体材料を形作ってもよい。
【００５２】
本発明の実施形態による幾つかの動作について、図２−６とともに図７のフローチャートに示す。その中に示すように、第一の金型３０の上にキャリア・テープ５０を位置決めする（ブロック７０２）。キャリア・テープ５０を越えて液体シリコーンのような前駆体材料を分注する（ブロック７０４）。次に、第一の金型３０と第二の金型４０を移動させて接触させ（ブロック７０６）、第一の金型３０と第二の金型４０、１４０を通して分注した液体前駆体材料に圧力を印加する（ブロック７０８）。金型のキャビティから空気を排出する。次に、例えば、液体前駆体材料の温度を上昇させることにより、少なくとも部分的に液体前駆体材料を硬化させ、結合したレンズ素子７０のシート６０を形成する（ブロック７１０）。
【００５３】
本液体カプセル材料を少なくとも部分的に硬化させた後、第一の金型３０と第二の金型４０、１４０を分離し（ブロック７１２）、キャリア・テープ５０を使用して第一の金型３０からシート６０を持ち上げて離す（ブロック７１４）。次に、シート６０を第一の金型３０および第二の金型４０、１４０から離れるように、キャリア・テープ５０を進めてもよく（ブロック７１６）、シート６０をキャリア・テープ５０から取り除く。
【００５４】
次に、シート６０のフラッシングから分離する前に、例えば、ヒータ９０内でシート６０を加熱することにより、レンズ７０をさらに硬化させてもよい（ブロック７２０）。例えば、金型パンチ８０でレンズをパンチすることにより、シート６０のフラッシングからレンズを分離してもよい。
【００５５】
本発明の幾つかの実施形態のよる方法は、射出／トランスファ成形システムに比較して、多くの理由で利点を有することができる。例えば、前駆体材料を強制的にゲートを通さないので、過剰な材料を作り出すランナ・システム（即ち、成形キャビティ内に移すために材料が通るシステム）が全く無い。さらに、ランナ・システムが全く無いので、例えば、テフロン（登録商標）で金型の表面を覆うことにより、硬化レンズが容易には付着しないような表面を持つ金型を比較的容易に形成できる可能性がある。さらに、本発明の実施形態による方法は、射出／トランスファ成形技術に比較して、極めて少量の廃棄物を生成するだけで済む可能性がある。
【００５６】
図および明細書で、本発明の典型的な実施形態を開示し、特定の用語を使用しているが、それらは一般的で記述的な意味でのみ使用されており、特許請求の範囲で記述する本発明の範囲の制限を目的とはしていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック・レンズ素子を形成する方法であって、
複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型上に変形可能なキャリア・テープを位置決めすることと、
前記キャリア・テープ上に、ある量の液体前駆体材料を分注することと、
前記キャリア・テープと前記第一の金型とに接触するように、第二の金型を移動させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とに圧力を印加すること、および、前記第一の金型と前記液体前駆体材料との間の前記複数のレンズ形状キャビティ内で前記変形可能なキャリア・テープをプレスするように、前記第一の金型と前記第二の金型との間の成形チャンバから空気を排出することとによって、前記レンズの周辺領域で接続されたプラスチック・レンズのシートを形成することと、
前記第一の金型から前記プラスチック・レンズのシートを取り除くことと、
前記プラスチック・レンズのシートから少なくとも１つのレンズを分離することと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液体前駆体材料は、液体シリコーンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
固体成形素子を形成するために、前記分注した液体前駆体材料の温度を上昇させて、前記液体前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させること
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
固体成形素子を形成するために、前記分注した液体前駆体材料を少なくとも部分的に硬化させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とを分離することと、
前記キャリア・テープを使用して前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除くことと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリア・テープから前記固体成形素子を取り除くことをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除いた後、前記固体成形素子上に残存するフラッシングから前記固体成形素子を分離することをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記フラッシングから前記固体成形素子を分離することは、金型パンチで前記固体成形素子をパンチすることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金型パンチは、中空チップを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記金型パンチは、前記第一の金型が定める前記固体成形素子の形状に一致するように形作ったチップを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記固体成形素子は、レンズ素子を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズ素子が、前記第一の金型の形状が定める光学特性を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記レンズ素子が、前記第二の金型の形状が定める光学特性を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の金型は、複数のキャビティを含み、前記固体成形素子を形成することは、前記複数のキャビティ内で前記固体成形素子のシートを形成することを備え、前記固体成形素子はフラッシングによって接続され、前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除くことは、前記キャリア・テープを使用して前記第一の金型から前記固体成形素子のシートを取り除くことを備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の金型と前記第二の金型との間に、真空シールを提供することをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記真空シールを提供することは、前記第一の金型上に前記真空シールを提供することを備え、前記キャリア・テープを位置決めすることは、前記真空シールの上部に前記キャリア・テープを位置決めすることを備えるを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャリア・テープを位置決めすることは、横断方向に沿って前記第一の金型と前記第二の金型との間のスペースに前記キャリア・テープを供給することを備え、前記第一の金型から前記固体成形素子を取り除いた後、追加の量の液体前駆体材料を前記第一の金型に分注することと、前記第一の金型と前記第二の金型との間から前記固体成形素子を少なくとも取り除くまで、前記横断方向に沿って前記キャリア・テープを供給することとをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１７】
前記キャリア・テープと前記固体成形素子とをヒータに供給することと、前記固体成形素子をさらに硬化させるために、前記固体成形素子を加熱することとをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
成形レンズを形成する方法であって、
複数のレンズ形状キャビティを含む第一の金型上に変形可能なキャリア・テープを位置決めすることと、
前記キャリア・テープの上へ、ある量の液体シリコーンを分注することと、
前記キャリア・テープと前記第一の金型とに接触するように第二の金型を移動させることと、
第一の方向に沿って、前記第一の金型と前記第二の金型とに圧力を印加し、前記第一の金型と前記液体シリコーンとの間の前記複数のレンズ形状キャビティ内に前記変形可能なキャリア・テープをプレスするように、前記第一の金型と前記第二の金型との間の成形チャンバから空気を排出することと、
複数の成形レンズを含むシートを形成するため、前記分注した液体シリコーンを少なくとも部分的に硬化させることと、
前記第一の金型と前記第二の金型とを分離することと、
前記キャリア・テープを使用して、前記第一の金型から前記シートを取り除くことと、
前記第一の金型から前記シートを離すため、前記第一の方向を横断する方向に前記キャリア・テープを進めることと、
前記シートから少なくとも１つの成形レンズを分離することと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記キャリア・テープから前記シートを取り除くことをさらに備え、
前記シートから少なくとも１つの成形レンズを分離することは、前記第一の金型から前記成形レンズを取り除いた後、前記成形レンズ上に残存するフラッシングから前記成形レンズを分離することを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形レンズは、前記第一の金型の形状が定める光学特性を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記成形レンズは、前記第二の金型の形状が定める光学特性を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャリア・テープを位置決めすることは、横断方向に沿って前記第一の金型と前記第二の金型との間のスペースに前記キャリア・テープを供給することを備え、前記第一の金型から前記シートを取り除いた後、追加の量の液体シリコーンを前記第一の金型に分注することと、前記第一の金型と前記第二の金型との間から前記シートを少なくとも取り除くまで、前記横断方向に沿って前記キャリア・テープを供給することとをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記キャリア・テープと前記シートとをヒータに供給することと、前記シートをさらに硬化させるために、前記シートを加熱することとをさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第一の金型と前記第二の金型との間の成形チャンバから空気を排出することは、前記第一の金型内の真空ビアを通して空気を排出すること備えることを特徴とする請求項１または請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
2009538445.tif 000010
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