KR20150097533A - 층상 중합체 구조물 및 방법 - Google Patents

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Abstract

광학 조립체는 광학 표면을 갖는 광학 장치를 포함한다. 광학 조립체는 광학 표면을 실질적으로 피복하는 캡슐화재를 추가로 포함한다. 캡슐화재는 제1 층 (106) 및 제2 층 (108)을 갖는다. 제1 층 (106)은 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 주표면 (112)을 갖는다. 제2 층 (108)은 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 가지며, 제2 층 (108)은 제1 주표면 (112)과 접촉하는 제2 주표면 (110)을 갖는다.

Description

층상 중합체 구조물 및 방법 {LAYERED POLYMER STRUCTURES AND METHODS}
본 출원은 2012년 12월 21일자로 출원된 미국 가출원 시리얼 번호 제61/740,867호의 우선권 이익을 주장하며, 그의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서는 일반적으로 층상 중합체 구조물 및 관련 방법에 관한 것이다.
광학 장치, 예컨대 광학 에미터(optical emitter), 광학 검출기, 광학 증폭기 등은 광학 표면을 통해 광을 방출하거나 받아들일 수 있다. 다양한 그러한 장치의 경우, 광학 표면은 환경 조건 (예를 들어, 비, 눈 및 열)에 민감할 수 있는 전자 성분 또는 다른 성분일 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있다. 특정 광학 장치, 예컨대, 일반적으로 발광 다이오드 (LED), 레이저 다이오드, 및 광센서를 비롯한 광전자공학 장치는 보호되지 않는다면 환경 조건으로부터의 전기적 단락 또는 다른 손상에 민감할 수 있는 고체 상태 전자 성분을 포함할 수 있다. 즉각적으로 민감하지는 않을 수 있는 광학 장치조차도, 보호되지 않는다면 시간 경과에 따라 열화될 수 있다. 따라서, 특히, 광학 장치가 작동하는 환경으로부터 광학 장치를 보호하는 층상 중합체 구조물이 본 기술 분야에서 요구된다.
하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 조립체(optical assembly)는 환경 인자로부터의 보호를 위한 캡슐화재(encapsulant)로서, 렌즈로서, 인광체(phosphor) 공급원으로서, 그리고 다른 목적을 위해서 층상 중합체 구조물을 사용할 수 있다. 광학 장치를 위한 층상 중합체 구조물로서 사용될 수 있는 물질은 시간 흐름에 따라서 열화되는 경향이 있을 수 있다. 이러한 층상 중합체 구조물은 처음에는 비교적 투명할 수 있지만, 예를 들어 열화(deterioration)가 혼탁, 황변 또는 다른 변색을 유발할 수 있고, 이것은 광학 장치로부터 방출되거나 또는 검출되는 광의 감소 또는 왜곡을 유발한다. 다른 형태의 고장, 예컨대 균열(cracking), 뒤틀림(warping) 등이 광학 장치의 작동 및/또는 성능을 약화시킬 수 있다.
일부 실리콘-기재의 층상 중합체 구조물을 비롯한, 그러한 층상 중합체 구조물은 촉매, 예컨대 백금 촉매를 사용하는 경화 메커니즘을 필요로 할 수 있다. 그러나, 잔류하는 촉매가 그러한 실리콘-기재의 층상 중합체 구조물의 열적 안정성 및/또는 장기간 내구성을 제한할 수 있다.
본 발명의 각종 실시양태는 예컨대 광학 조립체에서 광학 장치의 광학 표면에 대한 캡슐화재로서 사용하기 위한 층상 중합체 구조물에 관한 것이다. 층상 중합체 구조물은 제1 층 및 제2 층을 포함할 수 있다. 각종 층은 실리콘 함유 고온 용융 조성물(hot melt composition)일 수 있다. 층상 중합체 구조물은 제1 층 및 제2 층을 포함하는 미리 형성된 캡슐화재 막(pre-formed encapsulant film)일 수 있고, 여기서 제1 층 및 제2 층 각각은 독립적으로 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함한다.
도 1은 예컨대, 광학 조립체에서 캡슐화재로서 사용될 수 있는 층상 중합체 구조물의 측면 외형(side profile)이다.
도 2는 인광체를 갖는 층이 도입된 층상 중합체 구조물의 측면 외형이다.
도 3은 3개의 층을 포함하는 층상 중합체 구조물의 측면도이다.
도 4는 예시적인 층에서의 2-차원 구배(two-dimensional gradient)의 예이다.
도 5는 광학 조립체의 예의 예이다.
도 6은 광학 조립체의 예이다.
도 7은 광학 조립체의 예이다.
도 8은 광학 조립체의 예이다.
도 9는 광학 조립체의 예이다.
도 10은 광학 조립체의 예이다.
도 11A 및 11B는 기판 상에서 다층 조성물과 광학 장치를 합체하여 광학 조립체를 형성하는 것을 나타낸다.
용어 "고온 용융"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로 실온 이하 또는 사용 온도 이하의 온도에서 고체이고, 용융물이 되는 재료 (예를 들어, 점도에 의해서 특징분석되거나 또는 달리는 더 높은 온도, 예컨대 80℃ 내지 150℃에서 그의 본래 치수로 완전히 복귀되지 않고 탈형될 수 있는 재료)를 지칭한다.
본 명세서에 기재된 다양한 실시예 및 실시양태의 "고온 용융" 조성물은 반응성이거나 또는 비반응성일 수 있다. 반응성 고온 용융 재료 및 조성물은 화학적으로 경화성인 열경화성 생성물(chemically curable thermoset product)이며, 이것은 경화 후에, 실온에서의 유동 저항성이 크고 (즉, 고 점도이고) 강도가 크다. 반응성 고온 용융 조성물의 비제한적인 예에는 다이메틸알케닐실록시-말단화된 다이메틸폴리실록산; 메틸알케닐실록산과 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 메틸페닐실록산과 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 메틸페닐실록산, 메틸알케닐실록산, 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 다이페닐실록산과 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 다이페닐실록산, 메틸알케닐실록산, 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 또는 상기의 임의의 적합한 조합을 비롯한 알케닐 반응성 기를 함유하는 조성물이 포함된다. 고온 용융 조성물의 점도는, 상대적으로 낮은 온도 (예를 들어, 실온 이하)에서 높은 점도인 것으로부터, 실온과 같은 작업 온도보다 충분히 더 높은 목표 온도를 향해 온도가 증가함에 따라 비교적 낮은 점도를 갖게 되는 것까지, 온도 변화에 의해 현저하게 달라지는 경향이 있다. 다양한 예에서, 목표 온도는 200℃이다. 반응성 또는 비반응성 고온 용융 조성물은 일반적으로 승온 (예를 들어, 실온 초과의 온도, 예를 들어 50℃ 초과)에서 기판에 적용되는데, 그 이유는 조성물이 실온 또는 그 근처에서보다 승온 (예를 들어, 약 50 내지 200℃의 온도)에서 현저하게 덜 점성이기 때문이다. 일부 경우에, 고온 용융 조성물은 유동성 매스(mass)로서 승온에서 기판 상에 적용되고, 그 후에 단순히 냉각에 의해 신속하게 "재응고"될 수 있다. 다른 적용 방법에는 고온 용융 재료의 시트를 실온에서, 예를 들어, 기판 또는 상판(superstrate) 상에 적용한 후에 가열하는 것이 포함된다.
다양한 예에서, 층상 중합체 구조물은 예를 들어, 실온에서 고체인 조성물 (고체 조성물)을 포함한다. 다양한 다른 예에서, 층상 중합체 구조물은 굴절률(refractive index)이 약 1.4 초과인 조성물을 포함한다. 또 다른 예에서, 층상 중합체 구조물은 유기실록산 블록 공중합체를 포함한다. 층상 중합체 구조물이 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 경우, 블록 공중합체는 일부 예에서, 중량 평균 분자량이 적어도 20,000 g/몰이다. 일부 예에서, 유기실록산 블록 공중합체는 선형 블록으로 배열되는 화학식 [R1 2SiO2/2의 다이실록시 단위 40 내지 90 몰%를 포함할 수 있는데, 각각의 선형 블록은 선형 블록 당 평균 10 내지 400개의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]를 갖는다. 다른 예에서, 유기실록산 블록 공중합체는 또한 비선형 블록으로 배열되는 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위를 10 내지 60 몰% 포함할 수 있는데, 각각의 비선형 블록은 중량 평균 분자량이 적어도 500 g/몰이다. 또 다른 예에서, 유기실록산 블록 공중합체는 0.5 내지 25 몰%의 실란올 기 [≡SiOH]를 포함할 수 있다. 이들 화학식에서, R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 또한, 다양한 예에서, 비선형 블록의 적어도 30%는 다른 비선형 블록과 가교결합될 수 있다. 다른 다양한 예에서, 비선형 블록은 나노-도메인(nano-domain) 내에서 응집될 수 있다. 또 다른 예에서, 유기실록산 블록 공중합체의 각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결될 수 있다. 층상 중합체 구조물은 본 기술 분야에 공지된 다양한 층상 중합체 구조물과 비교하여 두께 제어가 개선될 수 있다.
도 1은 예컨대, (하기) 광학 조립체에서 캡슐화재로서 사용될 수 있는 층상 중합체 구조물 (100)의 측면 외형이다.
다양한 실시양태에서, 층상 중합체 구조물은 미리 형성된 캡슐화재 막을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "미리 형성된 캡슐화재 막"은 이것이 광학 장치의 광학 표면을 피복하는데 사용되기 전에 형성된 층상 중합체 구조물, 예를 들어, 이것이 광학 장치의 광학 표면 상에 배치되기 전에 형성된 층상 중합체 구조물을 넓게 지칭한다. 미리 형성된 캡슐화재 막은 임의의 적합한 치수의 시트 또는 임의의 적합한 폭 및 길이의 테이프의 형태를 비롯하여 임의의 적합한 형태일 수 있다. 예를 들어, 그것을 사용하여 광학 장치의 광학 표면을 피복하기 전에, 미리 형성된 캡슐화재 막은 독립형(free-standing) 막, 시트 또는 테이프일 수 있다. 그러나, 용어 "미리 형성된 캡슐화재 막"은, 예를 들어, 광학 장치의 광학 표면 상에 층상 중합체 구조물의 제1 층을 형성하고, 그 후 층상 중합체 구조물의 제1 층의 상부 상에 층상 중합체 구조물의 제2 층을 형성하는 것 등을 포함하지 않는다.
층상 중합체 구조물 (100)은 실리콘 함유 고온 용융 조성물, 예컨대 본 명세서에 상세히 기재되어 있는 것을 포함할 수 있는 바디(body) (102)를 포함한다. 바디 (102)는 실리콘 함유 고온 용융 조성물의 다층을 도입할 수 있다. 바디 (102)는 인광체를 포함할 수 있고, 다양한 특징의 구배 (예를 들어, 층상 중합체 구조물의 각각의 개별 층을 가로지르는 구배)를 생성하도록 형성될 수 있다. 다양한 예에서, 층상 중합체 구조물 (100)은 두께가 약 0.5 μm 내지 5000 μm이다. 다양한 예에서, 바디 (102) 및 바디를 구성할 수 있는 하나 이상의 층은 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트(sealant) 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이유기실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리카르보네이트 및 폴리카르보네이트-실록산 공중합체 혼합물이 고려된다.
추가로 도 1과 관련하여, 층상 중합체 구조물 (100)은 또한 이형 라이너(release liner) (104)를 포함할 수 있거나, 또는 다양한 예에서, 이형 라이너 (104)에 부착될 수 있다. 이형 라이너 (104)는 층상 중합체 구조물 (100)을 또다른 물품, 예컨대 광학 장치에 고정시키는 것을 촉진시키기 위해서 이형제를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 이형 라이너 (104)는 규소화된 PET 또는 플루오르화된 라이너이거나 또는 이것을 포함한다. 다양한 예에서, 이형 라이너 (104)는 매끄럽거나 또는 예컨대 반사 방지 표면으로서 작용하기 위해서 텍스쳐화된다.
추가로 도 1과 관련하여, 층상 중합체 구조물 (100)은 바디 (102) 내에 제1 층 (106) 및 제2 층 (108)을 포함한다. 다양한 예에서, 제1 층 (106) 및 제2 층 (108)은 모두 실리콘 함유 고온 용융 조성물이지만, 이것은 다양한 예에서, 상이한 화학물질을 포함한다. 본 명세서에서 상세히 개시될 바와 같이, 이러한 상이한 화학물질은 층 (106), (108) 간의 비교적 작은 차이일 수 있거나 또는 현저한 차이를 도입할 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 예에서, 제1 층은 제2 층과 상이한 재료 특성, 예컨대 모듈러스(modulus), 경도(hardness), 굴절률, 광 투과율(light transmittance) 또는 열 전도성을 갖는다.
추가로 도 1과 관련하여, 층 (106), (108)은 각각 제1 주표면 (110), 및 제1 주표면 (110)에 대향하는 제2 주표면 (112)을 가질 수 있다. 이형 라이너 (104)를 제거하거나 또는 도입하지 않으면 제1 층 (106)은 환경 조건에 노출 (예를 들어, 임의의 추가 층에 의해서 피복되지 않아서, 비, 눈 및 열을 비롯한 실외 환경에 노출)되거나 노출될 수 있는 제1 주표면 (110)을 갖게 제공될 수 있다. 제1 층의 제1 주표면 (110)은 전부가 또는 부분이 거칠거나 또는 거칠게 처리될 수 있거나, 먼지, 예컨대 환경 (실외 또는 실내)으로부터 발생될 수 있거나 또는 광학 조립체 (예를 들어, 광전지 패널 및 다른 광 에너지-발생 장치, 옵토커플러(optocoupler), 광학 네트워크 및 데이터 전송, 계기 패널 및 스위치, 커티시 조명(courtesy lighting), 회전 및 정지 신호, 가전 제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임 기구류, 보안 장비, 스위치, 건축물 조명, 사이니지(signage) (채널 레터(channel letter)), 머신 비젼(machine vision), 상점 디스플레이(retail display), 비상 조명, 네온 및 전구 대체품, 손전등, 악센트 조명(accent lighting), 풀칼라 비디오, 흑백 메시지 보드(monochrome message board), 차량, 철도, 및 비행 응용, 휴대 전화, 개인용 정보 단말기 (PDA), 디지털 카메라, 랩톱 컴퓨터, 의료 장비류, 바코드 판독기, 색상 및 화폐 센서, 인코더(encoder), 광학 스위치, 광 섬유 통신(fiber optic communication) 및 그들의 조합) 내에서 발생될 수 있는 먼지를 실질적으로 퇴치할 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 층 (106), (108)은 적층(lamination)을 비롯하여 본 명세서에 개시된 다양한 방법을 통해서, 그리고 촉매의 사용을 통해서 서로에 대해서 고정될 수 있다. 제1 층 및 제2 층은 거기에서 사용된 특성 조성물에 적절하게 단독으로 경화되거나 또는 경화되지 않을 수 있다. 예에서, 층 (106), (108) 중 하나 만이 경화되고, 층 (106), (108) 중 나머지 하나는 경화되지 않고 고화(setting)될 수 있다. 예에서, 제1층 및 제2 층 (106), (108) 각각은 경화되지만, 상이한 경화 속도로 경화된다. 다양한 예에서, 제1 층 및 제2 층 (106), (108) 각각은 동일하거나 또는 상이한 경화 메커니즘을 갖는다. 예에서, 층 (106), (108)의 경화 메커니즘 중 적어도 하나는 고온 용융 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화 (상기에 기재된 바와 같음), 축합 경화, 퍼옥사이드/라디칼 경화, 광 경화 또는 일부 예에서 아지드와 알킨 간의 금속-촉매작용 (구리 또는 루테늄) 반응 또는 라디칼-매개 티올-엔 반응을 포함하는 클릭(click) 화학-기재 경화를 포함한다.
추가로 도 1과 관련하여, 층 (106), (108)의 경화 메커니즘은 동일한 층 (106) 또는 (108) 내에서 또는 각각의 층 (106) 또는 (108)에서 하나 이상의 경화 메커니즘의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동일한 층 (106) 또는 (108) 내에서의 경화 메커니즘은 하이드로실릴화와 축합 경화의 조합 (여기서 하이드로실릴화가 먼저 진행되고, 이후에 축합 경화 (하기 참조)가 진행되거나 또는 그 역임 (예를 들어, 하이드로실릴화/알콕시 또는 알콕시/하이드로실릴화); 자외선 광 경화와 축합 경화의 조합 (예를 들어, UV/알콕시); 실란올 경화와 알콕시 경화의 조합; 실란올 경화와 하이드로실릴화 경화의 조합; 또는 아미드 경화와 하이드로실릴화 경화의 조합이 포함될 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 제1 층 및 제2 층 (106), (108)은 제1 경화 촉매 및 제2 경화 촉매를 사용할 수 있고, 예컨대 이것은 서로와 상용성이지 않을 수 있다. 일부 예에서, 이러한 배열은 촉매가 서로를 "피독"하게 하여 제1 층 (106)과 제2 층 (108) 사이의 계면에서 불완전한 경화가 존재하게 할 것이다. 다양한 예에서, 제1 층 (106) 및 제2 층 (108)은 각각 선택가능하게 반응성 또는 비-반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 갖는다.
추가로 도 1과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층 및 제2 층 (106), (108)은 하나의 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 나머지 층에 Ph-T-PhMe를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "고굴절률"은 약 1.5 내지 약 1.58, 예를 들어, 약 1.55 내지 약 1.58 또는 약 1.56 내지 약 1.58의 굴절률을 말한다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 경화된다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터 (예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm (예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 또 다른 예에서, 추가의 다른 예에서, Ph-T-PhMe 들 중 하나는 인광체를 포함한다.
추가로 도 1과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층 및 제2 층 (106), (108)은 하나의 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 나머지 층에 Ph-T-PDMS를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터 (예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, Ph-T-PDMS 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm (예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 추가의 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
추가로 도 1과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층 및 제2 층 (106), (108)은 하나의 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 나머지 층에 MQ/-PDMS를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터 (예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, MQ/PDMS 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm (예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 추가의 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
추가로 도 1과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층 및 제2 층 (106), (108)은 하나의 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 다른 층에 Np-T-PhMe를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Np-T-PhMe 층은 초고굴절률(ultra-high refractive index) Np-T-PhMe 층이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "초고굴절률"은 1.58 초과, 예를 들어, 1.65 초과, 1.75 초과; 약 1.6 내지 약 2.5; 약 1.75 내지 약 2; 또는 약 1.65 내지 약 2의 굴절률을 지칭한다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm (예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 다른 예에서, Np-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터 (예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 또 다른 예에서, Np-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
추가로 도 1과 관련하여, 제2 층 (108)은 실리콘 함유 고온 용융 조성물 내에 인광체가 존재하거나 또는 인광체를 포함한다.
본 명세서에 개시된 다양한 실시양태에서 사용하기 위해서 고려되는 인광체는 임의의 적합한 인광체일 수 있다. 예에서, 인광체는 호스트 재료 및 활성화제, 예컨대 구리-활성화된 황화아연 및 은-활성화된 황화아연으로부터 제조된다. 호스트 재료는 다양한 적합한 재료, 예컨대 아연, 카드뮴, 망간, 알루미늄, 규소 또는 다양한 희토류 금속의 옥사이드, 나이트라이드 및 옥시나이트라이드, 설파이드, 셀레나이드, 할라이드 또는 실리케이트, Zn2SiO4:Mn (윌레마이트(Willemite)); ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Ag; ZnS:Ag+ZnS:Cu+Y2O2S:Eu; ZnO:Zn; KCl; ZnS:Ag,Cl 또는 ZnS:Zn; (KF,MgF2):Mn; (Zn,Cd)S:Ag 또는 (Zn,Cd)S:Cu; Y2O2S:Eu+Fe2O3, ZnS:Cu,All; ZnS:Al2O3 상의 Ag+Co;(KF,MgF2):Mn; (Zn,Cd)S:Cu,Cl; ZnS:Cu 또는 ZnS:Cu,Ag; MgF2:Mn; (Zn,Mg)F2:Mn; Zn2SiO4:Mn,As; ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Cu; Gd2O2S:Tb; Y2O2S:Tb; Y3Al5O12:Ce; Y2SiO5:Ce; Y3Al5O12:Tb; ZnS:Ag,Al; ZnS:Ag; ZnS:Cu,Al 또는 ZnS:Cu,Au,Al; (Zn,Cd)S:Cu,Cl+(Zn,Cd)S:Ag,Cl; Y2SiO5:Tb; Y2OS:Tb; Y3(Al,Ga)5O12:Ce; Y3(Al,Ga)5O12:Tb; InBO3:Tb; InBO3:Eu; InBO3:Tb+InBO3:Eu; In BO3:Tb+In BO3:Eu+ZnS:Ag; (Ba,Eu)Mg2Al16O27; (Ce,Tb)MgAl11O19; BaMg Al10O17:Eu,Mn; BaMg2Al16O27:Eu(II); BaMgAl10O17:Eu,Mn; BaMg2Al16O27:Eu(II),Mn(II); Ce0.67Tb0.33MgAl11O19:Ce,Tb; Zn2SiO4:Mn,Sb2O3; CaSiO3:Pb,Mn; CaWO4 (회중석(Scheelite)); CaWO4:Pb; MgWO4; (Sr,Eu,Ba,Ca)5(PO4)3Cl; Sr5Cl(PO4)3:Eu(II); (Ca,Sr,Ba)3(PO4)2Cl2:Eu; (Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu; Sr2P2O7:Sn(II); Sr6P5BO20:Eu; Ca5F(PO4)3:Sb; (Ba,Ti)2P2O7:Ti; 3Sr3(PO4)2.SrF2:Sb,Mn; Sr5F(PO4)3:Sb,Mn; Sr5F(PO4)3:Sb,Mn; LaPO4:Ce,Tb; (La,Ce,Tb)PO4;(La,Ce,Tb)PO4:Ce,Tb; Ca3(PO4)2CaF2:Ce,Mn; (Ca,Zn,Mg)3(PO4)2:Sn; (Zn,Sr)3(PO4)2:Mn; (Sr,Mg)3(PO4)2:Sn; (Sr,Mg)3(PO4)2:Sn(II); Ca5F(PO4)3:Sb,Mn; Ca5(F,Cl)(PO4)3:Sb,Mn; (Y,Eu)2O3; Y2O3:Eu(III); Mg4(F)GeO6:Mn; Mg4(F)(Ge,Sn)O6:Mn; Y(P,V)O4:Eu; YVO4:Eu; Y2O2S:Eu; 3.5 MgO · 0.5 MgF2 · GeO2 :Mn; Mg5As2O11:Mn; SrAl2O7:Pb; LaMgAl11O19:Ce; LaPO4:Ce; SrAl12O19:Ce; BaSi2O5:Pb; SrFB2O3:Eu(II); SrB4O7:Eu; Sr2MgSi2O7:Pb; MgGa2O4:Mn(II); Gd2O2S:Tb; Gd2O2S:Eu; Gd2O2S:Pr; Gd2O2S:Pr,Ce,F; Y2O2S:Tb; Y2O2S:Eu; Y2O2S:Pr; Zn(0.5)Cd(0.4)S:Ag; Zn(0.4)Cd(0.6)S:Ag; CdWO4; CaWO4; MgWO4; Y2SiO5:Ce;YAlO3:Ce; Y3Al5O12:Ce; Y3(Al,Ga)5O12:Ce; CdS:In; ZnO:Ga; ZnO:Zn; (Zn,Cd)S:Cu,Al; ZnS:Cu,Al,Au; ZnCdS:Ag,Cu; ZnS:Ag; 안트라센, EJ-212, Zn2SiO4:Mn; ZnS:Cu; NaI:Tl; CsI:Tl; LiF/ZnS:Ag; LiF/ZnSCu,Al,Au, 및 그들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 다양한 예에서, 인광체는 제2 층 (108)에 분산될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 인광체는 개별 층에 분산될 수 있고, 예를 들어, 인광체는 고체 조성물과 독립적으로 층에 존재할 수 있거나 또는 또다른 조성물, 예컨대 실리콘 함유 고온 용융 조성물과 조합될 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 층 (106), (108)은 서로에 대해서 그리고 이형 층 (104)에 대해서 다양한 배향으로 구성될 수 있다. 층상 중합체 구조물의 다양한 예에서, 동일한 재료가 다양하게 정렬된 층에서 사용되어 그를 통한 광 통과에 대해서 목적하는 효과를 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시되고, 본 기술 분야에 공지된 다양한 광학 장치를 위한 다양한 캡슐화재는 층에서 사용되는 특정 재료 이외에, 특정 광학 장치에 따라서 특정 층 정렬을 또한 사용할 수 있는 층을 가질 수 있다. 다양한 예에서, 특정 캡슐화재는 일반적으로 다양한 광학 장치 중에서 일반적으로 적용가능할 수 있다. 그러나, 다른 광학 장치는 다른 가능한 변형 중에서 사용된 재료 및/또는 층의 정렬이 독특한 캡슐화재를 이롭게 사용할 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 하나 이상의 층 (106), (108)은 구배를 포함할 수 있다. 예에서, 구배는 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및/또는 인광체의 것일 수 있다. 구배는 연속식 (예를 들어, 중단되지 않는 변화 및/또는 지속적인 변화)이거나 또는 단계식, 예를 들어, 불연속식이거나 또는 하나 이상의 단계로의 변화일 수 있다. 다양한 예에서, 단계식 구배는 단계 사이의 상이한 층을 반영할 수 있다. 용어 "구배"는 예를 들어, 실리콘 함유 고온 용융 조성물의 성분의 양 및/또는 인광체의 양에서의 구배된 변화를 설명할 수 있다. 구배는 또한 인광체에 의해서 생성된 광의 크기에서의 구배된 변화를 설명할 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 일례에서, 구배는 최대 증가 속도의 방향을 가리키고 크기가 최대 변화율인 백터장(vector field)으로서 추가로 정의될 수 있다. 또다른 예에서, 구배는 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및/또는 유도체에 의해서 제공된 성분을 갖는 인광체 상의 지점에서 수평 및 수직 방향의 일련의 2차원 벡터로서 추가로 정의될 수 있다. 예에서, 각각의 지점에서, 벡터는 최대 증가의 방향을 가리키고, 벡터의 길이는 그 방향으로의 변화율에 상응한다.
추가로 도 1과 관련하여, 예에서, 조성물은 다이실록시 단위 및 트라이실록시 단위의 구배를 포함한다. 다른 예에서, 조성물은 다이실록시 단위, 트라이실록시 단위, 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 또 다른 예에서, 조성물은 트라이실록시 단위 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 추가의 예에서, 조성물은 다이실록시 단위 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 또한, 굴절률이 다양한 실리콘 조성물을 사용하여 조성물 구배를 제조할 수 있다. 예를 들어, 굴절률이 1.43인 페닐-T―PDMS 수지-선형 물질이 굴절률이 1.56인 페닐-T―PhMe 수지-선형 물질과 조합되어 구배를 생성할 수 있다. 그러한 예는 고굴절렬 광학 장치, 예컨대 LED로부터 공기 표면으로의 상대적으로 매끄러운 전이를 제공할 수 있다.
추가로 도 1과 관련하여, 도시된 예에서, 구배는 이형 층 (104)에 근접한 비교적 더 경성(hard)인 조성물 및 이형 층 (104)에서 더 먼 비교적 더 연성(soft)인 조성물을 생성한다. 층상 중합체 구조물 (100)의 그러한 예는, 다양한 예에서, 예를 들어, 비교적 민감한 전자 성분을 포함하는 광학 장치, 예컨대 LED의 광학 표면에 비교적 연성인 표면을 존재하게 하기 위해서 사용될 수 있다. 동시에, 구배를 형성하는 층 (106), (108)의 비교적 경성인 표면은 환경 조건에 노출될 수 있고, 생성된 광학 조립체에 유용한 복원력(resiliency)을 제공할 수 있다. 다양한 대안의 예에서, 환경 조건에 노출되는 층상 중합체 구조물 (100)의 측면은 그것이 사용되는 특정 상황에 따라서, 이롭게는 내부 조건보다 비교적 더 연성일 수 있다. 예에서, 제1 층 (106)은 인광체를 포함하고, 제2 층 (108)은 구배를 갖는 조성물을 포함한다.
도 2는 실리콘 함유 고온 용융 조성물 (206)과 조합하여 인광체 (204)를 갖는 층 (202)을 도입한 층상 중합체 구조물 (200)의 측면 외형이다. 도시된 예는 예시의 목적으로 단지 하나의 층 (202)을 나타내지만, 적절한 경우 임의의 수의 추가 층이 포함될 수 있다. 도시된 예에 이형 층 (104)이 또한 포함되어 있다. 도시된 바와 같이, 인광체는 조성물 (206) 전체에 일반적으로 균일하게 분산되어 있다. 다양한 예에서, 인광체 (204)는 구배 패턴으로 설정되거나, 조성물 (206) 전체에 균질하게 분산되거나, 또는 조성물 (206)의 일부 영역에서는 더 높은 농도로 존재하고, 조성물 (206)의 나머지 영역에서는 더 낮은 농도로 존재할 수 있다.
추가로 도 2와 관련하여, 예에서, 층 (202)은 구배를 포함하는 조성물 (206)과 조합된 인광체 (204)를 포함한다. 도시된 예에서, 인광체 (204)는 일반적으로 균일하게 분포되어 있지만, 조성물 (206)은 구배를 형성한다. 다양한 대안의 예에서, 인광체 (204)의 분포는 조성물 (206)에서의 구배 대신에 또는 조성물에서의 구배에 더하여 구배를 생성할 수 있다.
도 3은 제1 층 (306), 제2 층 (308), 및 제3 층 (310)을 갖는 바디 (302)를 포함하는 층상 중합체 구조물 (300)의 측면도이다. 도시된 예에서, 제1 층 (306)은 제1 인광체를 포함하여 제1 층 (306)이 제1 색상에 상응하는 파장에 따라서 그를 통과하는 광을 개질시키게 한다. 제2 층 (308)은 제2 인광체를 포함하여 제2 층 (308)이 제2 색상에 상응하는 파장에 따라서 그를 통과하는 광을 개질시키게 한다. 예에서, 제1 색상 및 제2 색상은 각각 황색 및 적색이지만, 다양한 예에서 그 색상은 층상 중합체 구조물 (300)과 관련된 광학 장치의 특징을 기초로 선택가능하다. 제3 층 (310)은 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함할 수 있고, 광을 왜곡시키지 않으려는 목적으로 선택될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 층 (306), (308), (310)의 정렬은 관련된 광학 장치의 특징에 따라서 선택될 수 있다. 예에서, 제3 층 (310)은 광학 장치의 광학 표면 상에 위치되도록 구성되고, 접착제를 포함하여 층상 중합체 구조물 (300)을 광학 장치 및 광학 표면에 대해서 적어도 부분적으로 접착시킬 수 있다.
추가로 도 3과 관련하여, 다양한 예에서, 제3 층 (310)은 유기 중합체이다. 유기 중합체는 용어 "규소-함유 고온 용융 조성물"이 본 명세서에서 정의된 바와 같은 규소-함유 고온 용융 조성물을 배제한다. 유기 중합체는 아크릴 중합체, 폴리카르보네이트, 알킬렌 중합체 또는 알킬렌-아크릴 공중합체일 수 있거나 또는 그들을 포함할 수 있다. 알킬렌 중합체는 폴리아이소부틸렌 또는 폴리비닐 플루오라이드일 수 있다. 알킬렌-아크릴 공중합체는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체일 수 있다. 유기 중합체는 플라스틱-기재 담체(carrier)일 수 있다. 플라스틱-기재 담체는 폴리아이소부틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 그들의 조합일 수 있다.
추가로 도 3과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 (306), (308), (310)은 하나의 층에 Np-T-PhMe를 포함하고, 또다른 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 마지막 층에 Ph-T-PhMe를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 경화된다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터 (예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm (예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 다른 예에서, Np-T-PhMe 층은 두께가 약 1 내지 약 20 마이크로미터 (예를 들어, 약 1 내지 10 마이크로미터; 약 10 내지 약 15 마이크로미터; 또는 약 10 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터)이다. 추가의 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
추가로 도 3과 관련하여, 일부 예에서, 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 (306), (308), (310)은 하나의 층에 Ph-T-PhMe를 포함하고, 또다른 층에 MQ/PDMS를 포함하고, 마지막 층에 유기 중합체를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터이다. 다른 예에서, MQ/PDMS 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm이다. 또 다른 예에서, 다른 예에서, 유기 중합체 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터이다. 추가의 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
추가로 도 3과 관련하여, 층상 중합체 구조물에서 사용된 층의 특정 조합을 비롯하여 층상 중합체 구조물 (100) 내지 (300)의 다양한 대안의 예가 고려된다. 예에서, 층상 중합체 구조물 (300)은 인광체를 갖는 임의의 층 (306), 임의의 투명 층 (308), 및 굴절률의 구배를 갖는 임의의 층 (310)을 포함한다. 다양한 층상 중합체 구조물 (100) 내지 (300)은 예컨대 이형 층 (104)의 부분이거나 또는 도시된 층에 부가된 글루(glue)를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 글루는 예컨대 인광체 층에 대한 경화에 기여할 수 있다.
도 4는 예시적인 층 (400)에서의 2차원 구배의 예이다. 구배는 제2 단부 (404)에서 보다 층 (400)의 제1 단부 (402)에서 비교적 더 경성인 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 생성한다. 예시적인 예가 본 명세서에 개시된 다른 층에서 다른 구배에 동등하게 잘 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 광학 조립체는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 조립체는 광학 장치, 및 바디 (예를 들어, 도 1의 바디 (102))를 갖는 캡슐화재로서 작용하는 층상 중합체 구조물 만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 광학 조립체는 광학 장치, 및 바디 (예를 들어, 도 1의 바디 (102))를 갖는 캡슐화재로서 작용하는 층상 중합체 구조물 만을 포함할 수 있고, 캡슐화재 및/또는 광학 장치 상에 배치되거나 또는 이들에 대해서 배치된 이형 라이너 (예를 들어, 도 1의 이형 라이너 (104))를 추가로 포함할 수 있다.
광학 조립체는 다양한 공지의 응용품, 예를 들어 광전지 패널 및 다른 광에너지-발생 장치, 옵토커플러, 광학 네트워크 및 데이터 전송, 계기 패널 및 스위치, 커티시 조명, 회전 및 정지 신호, 가전 제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임 기구류, 보안 장비, 스위치, 건축물 조명, 사이니지 (채널 레터), 머신 비젼, 상점 디스플레이, 비상 조명, 네온 및 전구 대체품, 손전등, 악센트 조명, 풀칼라 비디오, 흑백 메시지 보드, 차량, 철도, 및 비행 응용, 휴대 전화, 개인용 정보 단말기 (PDA), 디지털 카메라, 랩톱 컴퓨터, 의료 장비류, 바코드 판독기, 색상 및 화폐 센서, 인코더, 광학 스위치, 광 섬유 통신, 및 그들의 조합에 존재할 수 있다.
광학 장치는, 본 기술 분야에 공지된 다양한 레이저와 같은 간섭성 광원뿐만 아니라, 발광 다이오드 (LED)와 같은 비간섭성 광원을 포함할 수 있으며, 발광 다이오드의 다양한 유형에는 반도체 LED, 유기 LED, 중합체 LED, 양자점 LED, 적외선 LED, 가시광 LED (유색광 및 백색광 포함), 자외선 LED, 및 그들의 조합이 포함된다.
광학 조립체는 또한 광학 조립체와 전형적으로 관련되는 것으로서 본 기술 분야에 공지된 하나 이상의 층 또는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어 광학 조립체는 하나 이상의 드라이버, 광학 요소(optics), 열 싱크(heat sink), 하우징, 렌즈, 전력 공급기, 고정구, 와이어, 전극, 회로 등을 포함할 수 있다.
광학 조립체는 또한 기판 및/또는 상판(superstrate)을 포함할 수 있다. 기판과 상판은 동일할 수 있거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 본 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 연성이거나, 가요성이거나, 강성(rigid)이거나 또는 단단(stiff)할 수 있다. 대안적으로, 기판 및/또는 상판은 강성 및 단단한 분절을 포함하면서, 동시에 연성 및 가요성 분절을 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 광에 투명할 수 있거나, 불투명할 수 있거나, 또는 광을 투과시키지 않을 수 있다 (즉, 광에 대해 불침투성일 수 있다). 상판은 광을 투과시킬 수 있다. 일례에서, 기판 및/또는 상판은 유리를 포함한다. 또다른 예에서, 기판 및/또는 상판은 금속 포일, 폴리이미드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및/또는 유기 플루오로중합체를 포함하며, 이것에는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), TEDLAR® (듀폰(DuPont) (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)), 폴리에스테르/TEDLAR®, TEDLAR®/폴리에스테르/TEDLAR®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 단독 또는 규소 및 산소화 재료 (SiOx)로 코팅된 것, 및 그들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례에서, 기판은 PET/SiOx-PET/Al 기판으로서 추가로 한정되며, 여기서 x는 1 내지 4의 값을 갖는다.
기판 및/또는 상판은 하중 지지식(load bearing)이거나 또는 비-하중 지지식일 수 있으며, 광학 조립체의 임의의 부분 내에 포함될 수 있다. 기판은 광학 장치 뒤에 위치되고, 일반적으로 광학 장치 및 광학 조립체를 위한 기계적 지지체로서 적어도 부분적으로 제공된 광학 조립체의 "하부 층"일 수 있다. 대안적으로, 광학 조립체는 제2의 또는 추가적인 기판 및/또는 상판을 포함할 수 있다. 기판은 광학 조립체의 하부 층일 수 있는 한편, 제2 기판은 상부 층일 수 있으며 상판으로서 기능할 수 있다. 제2 기판 (예를 들어, 상판으로서의 기능을 하는 제2 기판)은 광 (예를 들어, 가시광, UV, 및/또는 적외선광)에 실질적으로 투명할 수 있고, 기판의 상부에 위치된다.
추가로, 광학 조립체는 하나 이상의 타이 층을 또한 포함할 수 있다. 하나 이상의 타이 층이 기판 상에 배치되어 광학 장치를 기판에 접착시킬 수 있다. 일례에서, 광학 조립체는 기판을 포함하지 않고, 타이 층을 포함하지 않는다. 타이 층은 UV, 적외선, 및/또는 가시광에 투명할 수 있다. 그러나, 타이 층은 광에 불투과성이거나 불투명할 수 있다. 타이 층은 점착성일 수 있으며, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지, 또는 고체일 수 있다. 일례에서, 타이 층은 막이다.
대안적으로, 광학 조립체는 이형 라이터 (104) 없이 단층 또는 다층으로 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함할 수 있다. 또다른 예에서, 인광체는 밀도 구배로 존재하고, 광학 조립체는 인광체의 제어된 분산액을 포함한다. 이러한 예에서, 제어된 분산액은 침강되고/거나 침전될 수 있다. 추가의 또다른 예에서, 광학 조립체는 임의의 하나 이상의 층에서 모듈러스 및/또는 경도의 구배를 가질 수 있다. 추가의 또다른 예에서, 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분에 존재하는 하나 이상의 기체 장벽 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분에 존재하는 택리스(tackless) 층, 논-더스트(non-dust) 층, 및/또는 스테인(stain) 층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 추가로 B-스테이지(stage) 막 (예를 들어, 미리 형성된 캡슐화재 막의 실시양태)의 조합을 추가로 포함할 수 있고, 논-멜팅(non-melting) 막의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 또한 광학 조립체 내에 예를 들어, 광학 조립체의 상부 상에 배치된 하나 이상의 경성 층, 예를 들어, 유리, 폴리카르보네이트, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 경성 층은 광학 조립체의 최외곽 층으로서 배치될 수 있다. 광학 조립체는 제1 최외곽 층으로서의 제1 경성 층 및 제2 최외곽 층으로서의 제2 경성 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분에 배치된 하나 이상의 디퓨저 주입(diffuser infused) 층을 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 디퓨저 층은 예를 들어, e-분말, TiO2, Al2O3 등을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 반사기를 포함할 수 있고/거나 (예를 들어, 막으로서의) 고체 조성물은 그 내에 포함된 반사기 벽을 포함할 수 있다. 고체 상태 막의 층 중 임의의 하나 이상은 매끄러울 수 있거나, 패턴화될 수 있거나 또는 매끄러운 부분과 패턴화된 부분을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 대안적으로 예를 들어 인광체 대신에, 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 탄소 나노튜브는 예를 들어 웨이퍼 표면 상에서 특정 방향으로 정렬될 수 있다. 막이 이러한 탄소 나노튜브 주변에 캐스팅되어 개선된 열 소멸 특징을 갖는 투명한 막을 생성할 수 있다.
도 5는 광학 조립체 (500)의 예의 이미지이다. 광학 조립체는 캡슐화재 (502)를 포함하고, 광학 장치 (504)는 각각 광학 표면 (506)을 갖고, 각각 기판 (508) 상에 위치된다. 캡슐화재 (502)의 실리콘 조성물은 100℃에서 30분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온-프레스에 의해서 가열될 수 있다. 1 mm 두께의 B-스테이지 투명 시트 또는 층이 도입될 수 있다. 캡슐화재 (502)는 돔(dome) 형상의 캐비티(cavity)를 갖는 주형 내에서 도시된 바와 같이 광학 장치 (504)에 압축 성형될 수 있다. 투명 시트 또는 층이 캡슐화재 (502)에 도입될 수 있다. 광학 조립체 (500) 내에 도입된 캡슐화재 (502)는 130℃에서 5분 동안 압축 성형하여 캡슐화재 (502)를 용융시키고, 돔 형상의 캐비티 내에서 캡슐화재 (502)를 경화시킴으로써 수득될 수 있다.
추가로 도 5와 관련하여, 캡슐화재 (502)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 다층을 갖는 바디, 예컨대 바디 (102) (도 1) 또는 바디 (302) (도 3)일 수 있거나, 이것을 포함할 수 있다. 광학 조립체의 다양한 예가 본 명세서에 개시되어 있지만, 광학 조립체 (500)의 캡슐화재 (502)는 본 명세서에 개시된 재료의 층의 다양한 조합 중 임의의 것에 따라서 구성될 수 있다. 추가로, 광학 장치 (504)는 본 명서세에 개시되거나 또는 본 기술 분야에 공지된 광학 장치 (504) 중 임의의 것일 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 캡슐화재를 사용할 때, 캡슐화재 (502)는 광학 장치 (502)의 광학 표면 (506)을 실질적으로 또는 전부 피복한다.
본 명세서에 기재된 실시양태의 광학 조립체는 특히 캡슐화재를 포함한다. 이번에는 캡슐화재는 제1 반응성 또는 비-반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및 제2 반응성 또는 비-반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함한다. 제1 실리콘 함유 조성물 및/또는 제2 실리콘 함유 조성물은 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이유기실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시양태에서, 폴리카르보네이트 및 폴리카르보네이트-실록산 공중합체 혼합물이 고려된다. 다른 실시양태에서, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체 조성물, 예컨대 본 명세서에 기재된 것 및 공개된 미국 출원 제2013/0168727호 및 제2013/0245187호 (이들 두 출원의 전문은 본 명세서에서 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함됨)에 기재된 것이 예를 들어, 블렌딩 방법에 의해서 선형 또는 수지 유기폴리실록산 성분과 조합된 조성물이 고려된다. 그러한 조성물은 2012년 3월 21일자로 출원된 미국 가특허 출원 시리얼 번호 제61/613,510호에 기재되어 있다. 그러한 조성물은 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체 조성물의 개선된 인성 및 유동 거동을 나타내고, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 경화된 막의 광학 투과 특성에 영향을 주더라도 최소한의 영향을 준다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "수지-선형 조성물"은 유기실록산 "선형" 부분에 결합된 유기실록산 "수지" 부분을 갖는 유기실록산 블록 공중합체를 포함한다. 수지-선형 조성물은 하기에 보다 상세히 기재되어 있다. 수지-선형 조성물은 또한 미국 특허 제8,178,642호에 기재된 것을 포함하며, 그의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하면, '642 특허에 개시된 수지-선형 조성물은(A) 평균 구조식 RaSiO(4-a)/2로 표현된 유기폴리실록산과 일반식 HR2 2Si(R2 2SiO)nR2 2SiH로 표현된 다이유기폴리실록산 간의 하이드로실릴화 반응으로부터 생성된 용매-가용성 유기폴리실록산; 및 (B) 평균 구조식 R2 bHcSiO로 표현된 유기하이드로겐폴리실록산; 및 (C) 하이드로실릴화 촉매를 함유하는 조성물을 포함하고, 여기서, 변수 Ra, R2, a, n, b, 및 c는 거기에 정의되어 있다.
본 명세서에 상세히 개시된 바와 같이, 수지-선형 조성물은 다양한 특징을 포함할 수 있다. 특정 수지-선형 조성물에서, 조성물은 수지-풍부 상 및 상 분리된 선형-풍부 상을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고-페닐-T 조성물"은 하기 평균 단위식으로 표현된 페닐-기 함유 유기폴리실록산을 가교시킴으로써 수득된 조성물을 포함한다.
(R1 3SiO1/2)a (R1 2SiO2/2)b (R1SiO3/2)c (SiO4/2)d (R2O1/2)e
여기서, R1은 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, 단 R1의 60 내지 80 몰%는 페닐 기이고, R1의 10 내지 20 몰%는 알케닐 기이고; R2는 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고; "a," "b," "c," "d," 및 "e"는 하기 조건을 충족하는 수이다: 0 ≤ a ≤ 0.2, 0.2 ≤ b ≤ 0.7, 0.2 ≤ c ≤ 0.6, 0 ≤ d ≤ 0.2, 0 ≤ e ≤ 0.1, 및 a+b+c+d = 1.
용어 "고-페닐-T 조성물"은 또한 하기를 포함하는 실리콘 조성물을 부분적으로 가교결합시킴으로써 수득된 조성물을 포함한다:
(A) 하기 평균 단위식으로 표현된 페닐 기-함유 유기폴리실록산:
(R1 3SiO1/2)a (R1 2SiO2/2)b (R1SiO3/2)c (SiO4/2)d (R2O1/2)e
(여기서, R1은 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, 단 R1의 60 내지 80 몰%는 페닐 기이고, R1의 10 내지 20 몰%는 알케닐 기이고; R2는 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고; "a," "b," "c," "d," 및 "e"는 하기 조건을 충족하는 수임 0 ≤ a ≤ 0.2, 0.2 ≤ b ≤ 0.7, 0.2 ≤ c ≤ 0.6, 0 ≤ d ≤ 0.2, 0 ≤ e ≤ 0.1, 및 a+b+c+d = 1);
(B) 하기 일반식으로 표현된 페닐 기-함유 유기폴리실록산:
R3 3SiO(R3 2SiO)mSi R3 3
(여기서, R3은 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, 단 R3의 40 내지 70 몰%는 페닐 기이고, R3 중 적어도 하나는 알케닐 기이고; "m"은 5 내지 100의 정수임);
(C) 분자 당 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 페닐 기-함유 유기폴리실록산;
(D) 하이드로실릴화 반응 촉매.
일부 예에서, 성분 (C)는 하기 일반식으로 표현된 유기트라이실록산이다:
(HR4 2SiO)2Si R4 2
(여기서, R4는 페닐 기, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기이되, 단 R4의 30 내지 70 몰%는 페닐 기임) 또한 실시예 7 내지 22를 참고하기 바란다.
일부 예에서, 수지-선형 및/또는 고-페닐-T 조성물은 "하이드로실릴화 경화 조성물"로서 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실리콘 실란트 조성물"은 폴리실록산 실란트, 예컨대 미국 특허 제4,962,152호; 제5,264,603호; 제5,373,079호; 및 제5,425,947호에 개시된 것을 포함하며, 이들 모두의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 이것은 또한 XIAMETER® (다우 코닝(Dow Corning) (미국 미시간주 미들랜드 소재)) 브랜드 아세톡시, 알콕시 및 옥심 실란트를 포함한다. 다른 실리콘 실란트 조성물은 실록산 고 컨시스턴시(high consistency) 고무 조성물, 예컨대 다우 코닝 (미국 미시간주 미들랜드 소재)으로부터 입수가능한 Sotefa 70M을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리우레아-폴리실록산 조성물"은 폴리우레아 및 폴리실록산 분절을 포함하는 멀티블록 공중합체를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 예에서, 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 GENIOMER® (바커 케미 아게(Wacker Chemie AG) (독일 무니히 소재)), TECTOSIL® (바커 케미 아게 (독일 무니히 소재)) 등을 비롯한 폴리우레아-PDMS 조성물을 포함한다. 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 또한 추가 중합체 분절, 예컨대 폴리프로필렌 옥사이드 연성 분절을 함유할 수 있다. 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 또한 공개된 미국 특허 출원 제2010/0047589호에 개시된 폴리우레아-폴리실록산 조성물을 포함하고, 그의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ/폴리실록산 조성물"은 MQ 실리콘 수지 (MQ-1600 고체 수지, MQ-1601 고체 수지, 7466 수지, 및 7366 수지 (이들 모두는 다우 코닝 코퍼레이션(Dow Corning Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능함), 뿐만 아니라 미국 특허 제5,082,706호 (이것은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함됨)에 개시된 MQ 수지를 함유하는 MQ-유형 고온 용융 조성물 및 폴리유기실록산, 예컨대 폴리다이메틸실록산 (PDMS)을 비롯한 조성물을 포함한다. 그러한 조성물에는 다우 코닝® Q2-7735 접착제, 및 인스탄글라즈(InstantGlaze) 조립체 실란트가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. MQ-유형 조성물은 또한 공개된 PCT 출원 제 WO2010/138221호 및 공개된 미국 특허 출원 제2012/0065343호 (이들 모두는 전문이 참고로 본 명세서에 포함됨)에 개시된 것과 같은 조성물을 포함하는데, 이것은 분자 당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖고, 점도가 최대 12,000 mPa-s인 저 점도 폴리다이유기실록산, 및 분자 당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖고, 점도가 적어도 45,000 mPa-s인 고 점도 폴리다이유기실록산; 분자 당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖는 실리콘 수지; 및 분자 당 평균 적어도 2개의 규소 결합된 수소 원자를 갖는 가교결합제를 포함한다.
다른 MQ-유형 조성물은 미국 특허 제5,708,098호에 개시된 것을 포함하며, 그의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하면, '098 특허에 개시된 조성물은 R3SiO1/2 및 SiO4/2 단위 (각각, M 및 Q 단위)가 주로 포함된 거대분자 중합체를 포함하고, 여기서, R은 작용성이거나 또는 비작용성이거나, 치환되거나 또는 비치환된 유기 라디칼이다. 이러한 거대분자 중합체는 "MQ-수지" 또는 "MQ 실리콘 수지"로서 지칭된다. '098 특허에 개시된 MQ-유형 조성물은 일부 예에서 각각 D 및 T 단위로서 지칭되는 다수의 R2SiO2/2 및 RSiO3/2 단위를 포함할 수 있다. MQ 실리콘 수지는 일반적으로 수지 거대분자를 방향족 용매 중에 용해시키는 그러한 방식으로 제조되는데, 여기서 용매는 전형적으로는 방향족 용매이지만, 항상 그런 것은 아니다. '098 특허의 실시양태 중 일부는, 선형 실리콘 유체를 유세하게 갖는 MQ-유형의 실리콘 수지, 에컨대 폴리다이메틸실록산 액체 및 검을 실질적으로 균질하게 블렌딩함으로써 제조된 무용매, 열가소성 실리콘 펠렛에 관한 것이다. 블렌드는 미리 결정된 압축-형성 온도로 가열되고, 치밀화된 매스로 압축-형성되고, 펠렛 형태로 형상화된다. 펠렛의 조성물은 펠렛이 미리 결정된 압축-형성 온도에서 플라스틱 유동을 나타내고, 미리 결정된 최대 저장 온도 이하의 온도에서 덩어리화에 저항하도록 밸런싱된다.
다른 MQ-유형 조성물이 공개된 미국 특허 출원 제2011/0104506호에 개시되어 있으며, 이것은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하면, '506 출원에 개시된 MQ-유형 조성물은 (1) 실란올 함량이 2 중량% 미만이고, M 및 Q 단위로 구성된 실리콘 수지; (2) 2작용성 단위, D, 및 특정 말단 단위로 구성된 유기폴리실록산; (3) 실란 가교결합제; 및 (4) 촉매를 함유하는 고온 용융 접착제 조성물이다. 다른 MQ-유형 조성물은 국제 특허 제WO2007/120197호에 개시되어 있으며, 그의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ/X-다이유기실록산 조성물"에는 MQ 실리콘 수지, 및 X-다이유기실록산 (여기서, X는 임의의 유기 중합체를 포함하지만, 이에 제한되지 않음)을 함유하는 MQ-유형 고온 용융 조성물을 비롯한 조성물이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 예에서, X-다이유기실록산의 유기 중합체 부분은 하나 이상의 유기 중합체 (예를 들어, 아크릴 중합체, 폴리카르보네이트, 알킬렌 중합체 또는 알킬렌-아크릴 공중합체)를 함유하는 블록, 다이블록, 트라이블록, 멀티블록 및 분절화된 부분을 함유한다. 일부 예에서, X-다이유기실록산의 다이유기실록산 부분은 하나 이상의 다이유기실록산 (예를 들어, PDMS, PhMe 또는 Ph2/Me2)을 함유하는 블록, 다이블록, 트라이블록, 멀티블록 및 분절화된 부분을 함유한다. MQ/X-다이유기실록산의 비제한적인 예에는 MQ-수지/PS-PDMS 조성물이 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ-수지/PS-PDMS 조성물"은 MQ-수지를 함유하는 폴리스티렌-폴리다이메틸실록산 조성물 (예를 들어, 중량 평균 분자량 (Mw)이 45,500이고, 다분산도가 1.15이고, 31,000 g/몰의 스티렌 블록 및 15,000 g/몰의 다이메틸실록산 블록을 갖는 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(스티렌-블록-다이메틸실록산) 공중합체;폴리머 소스, 인크.(Polymer Source, Inc.)로부터 입수가능함)을 포함한다. 그러한 MQ-수지/PS-PDMS 조성물의 예는 국제 특허 제WO 2012/071330호에 개시되어 있고, 그의 전문은 본 명세서에 완전이 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
추가로 다른 MQ-유형 조성물은 공개된 미국 특허 출원 제2012/0125436호에 개시된 것을 포함하며, 이것은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 그러한 조성물은 적어도 하나의 실리콘 이오노머 (즉, 벌크 특성이 재료의 별개 구역에서 이온 상호작용에 의해서 결정되는 중합체)를 포함하는 열가소성 엘라스토머(elastomer)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리이미드-폴리실록산 조성물"은 폴리이미드 폴리실록산을 포함하는 조성물, 예컨대 미국 특허 제4,795,680호; 제5,028,681호; 제5,317,049호 등에 개시된 것을 포함하며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리이미드-폴리실록산 조성물은 또한 하기 화학식의 이미드-실록산을 함유하는 이미드-실록산 조성물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, PDMS-함유 폴리이미드 공중합체를 함유하는 조성물:
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예컨대 문헌 [Rogers, M. E.; et al., J. of Polymer Sci . A: Poly Chem 32: 2663 (1994)]; 및 [Contemporary Topics in Polymer Science 47-55 (Salamone, J. S and. Riffle, J. S. eds., New York: Plenum Press 1992)]에 개시된 것을 포함하며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물"에는 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 예컨대 미국 특허 제7,232,865호; 제6,870,013호; 제6,630,525호; 제5,932,677호; 제5,932,677호 등에 개시된 것을 비롯한 조성물이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물은 또한 폴리카르보네이트-폴리실록산을 함유하는 조성물, 예컨대 문헌 [Contemporary Topics in Polymer Science 265-288 (Culbertson, ed., Plenum 1989)]; [Chen, X., et al., Macromolecules 26: 4601 (1993)]; [Dwight, D.W. et al., Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 52: 457 (1990)]; 및 [Furukawa, N, et al., J. Adhes. 59: 281 (1996)]에 개시된 것을 포함하며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리우레탄-폴리실록산 조성물"에는 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 예컨대 미국 특허 제6,750,309호; 제4,836,646호; 제4,202,807호 등에 개시된 것을 비롯한 조성물이 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리우레탄-폴리실록산 조성물은 또한 폴리우레탄-폴리실록산을 함유하는 조성물, 예컨대 문헌 [Chen, X., et al., Macromolecules 26: 4601 (1993)]; [Dwight, D.W. et al., [Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 52: 457 (1990)]에 개시된 것을 포함하며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물"에는 폴리아크릴레이트-개질된 폴리실록산, 예컨대 미국 특허 8,076,440호; 및 제7,230,051호에 개시된 것, 뿐만 아니라 폴리아크릴레이트 수지와 실록산-함유 공중합체의 혼합물, 예컨대 미국 특허 제4,5504139호에 개시된 것이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물"에는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물, 예컨대 유럽 특허 제EP0969032호 등에 개시된 것을 비롯한 조성물이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다.
캡슐화재로서 사용하기 위해서 고려되는 다른 조성물은 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA) 공중합체 및 폴리비닐 플루오라이드 막 (예를 들어, TEDLAR®, 듀폰 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재))을 포함한다.
또한, 알케닐 기 및 퍼플루오로에테르 골격을 갖는 퍼플루오르화된 중합체 조성물을 함유하는 캡슐화재가 본 명세서에서 고려되는데, 여기서 알케닐 기는 백금 촉매의 존재 하에서 하이드로실릴화 경화 메커니즘을 통해서 플루오르화된 유기하이드로겐실록산과 반응할 수 있다. 그러한 조성물은 공개된 미국 출원 제US2009/0284149호 및 일본 특허 제JP2010-123769호에 개시되어 있으며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. '149 및 '769 출원에 개시된 조성물은 또한 비표면적을 갖는 실리카를 함유한다.
수지-선형 조성물은 본 기술 분야에 공지되어 있고, 예를 들어, 공개된 미국 출원 제2013/0168727호; 제2013/0171354호; 제2013/0245187호; 제2013/0165602호; 및 제2013/0172496호에 기재되어 있으며, 그들 전부는 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 일부 구체적인 예에서, 수지-선형 조성물은 유기실록산 블록 공중합체를 함유하며, 유기실록산 블록 공중합체는 40 내지 90 몰%의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위, 10 내지 60 몰%의 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위, 0.5 내지 25 몰%의 실란올 기 [≡SiOH]를 함유하고; 여기서, R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이고; 여기서, 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]는 선형 블록 당 평균 10 내지 400개의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]를 갖는 선형 블록으로 배열되고, 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2]는 분자량이 적어도 500 g/몰인 비선형 블록으로 배열되고, 비선형 블록 중 적어도 30%는 서로와 가교결합되고, 나노-도메인 내에서 주로 함께 응집되고, 각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결되고; 유기실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 적어도 20,000 g/몰이고, 25℃에서 고체이다.
고체 조성물이 본 명세서에 기재된 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 경화성 조성물로부터 형성되며, 이것이 일부 실시양태에서 유기실록산 수지 (예를 들어, 블록 공중합체의 일부가 아닌 자유 수지)를 또한 함유하는 경우, 유기실록산 수지는 또한 나노-도메인 내에서 주로 응집된다.
본 명세서의 고체 조성물은, 각각, 선형 D 단위의 블록, 및 비선형 T 단위의 블록의 응집체로부터 생성되는, 상분리된 "연성" 분절 및 "경성" 분절을 포함할 수 있다. 이러한 각각의 연성 분절 및 경성 분절은 상이한 유리 전이 온도 (Tg)에 의해 결정되거나 추론될수 있다. 따라서, 선형 분절은 전형적으로 Tg가 낮은, 예를 들어 25℃ 미만, 대안적으로 0℃ 미만, 또는 대안적으로 심지어는 -20℃ 미만인 "연성" 분절로서 설명될 수 있다. 선형 분절은 전형적으로 다양한 조건에서 "유체" 유사 거동을 유지한다. 반대로, 비선형 블록은 Tg가 더 높은, 예를 들어 30℃ 초과, 대안적으로 40℃ 초과, 또는 대안적으로 심지어는 50℃ 초과의 값인 "경성 분절"로서 설명될 수 있다.
본 발명의 수지-선형 유기폴리실록산 블록 공중합체의 이점은, 가공 온도 (T가공)가 유기실록산 블록 공중합체를 최종적으로 경화시키기 위해 필요한 온도 (T경화) 미만이기 때문에 (즉, T가공 < T경화), 그들이 몇 회 가공될 수 있다는 것이다. 그러나, T가공이 T경화 초과인 경우에는 유기실록산 공중합체가 경화되고 고온 안정성을 달성할 것이다. 따라서, 본 발명의 수지-선형 유기폴리실록산 블록 공중합체는 소수성, 고온 안정성, 수분/UV 저항성과 같은, 전형적으로 실리콘과 관련된 이익과 함께 "재가공가능한" 현저한 이점을 제공한다.
일부 실시양태에서, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 고체 조성물은 안정제를 또한 함유한다. 예를 들어, 2012년 11월 30일자로 출원된 PCT 출원 제PCT/US2012/067334호; 및 2011년 12월 2일자로 출원된 미국 가출원 제61/566,031호를 참고하기 바라며, 이들의 전문은 본 명세서에 완전히 언급된 것처럼 참고로 포함된다. 안정제가 상기에 언급된 바와 같은 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체에 첨가되어, 유기실록산 블록 공중합체를 함유하는 고체 조성물의 저장 안정성 및/또는 다른 물성을 개선시킨다. 안정제는 알칼리 토금속 염, 금속 킬레이트, 붕소 화합물, 규소-함유 소분자 또는 그들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
임의의 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 안정제 성분은 축합 촉매로서 거동할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에 기재된 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 합성 동안에 (예를 들어, 합성의 끝에) 염화칼슘과 같은 염 또는 금속 킬레이트 (예를 들어, 마그네슘 아세틸아세토네이트 또는 Al(acac)3)와 같은 촉매를 사용한 처리는 생성물의 안정성을 크게 증가시킨다. 이는 놀랍고 예상치 못한 것인데, 촉매는 실란올 작용성 공중합체의 저장 안정성을 감소시킬 것으로 예상되기 때문이다. 그러나, 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 일부 경우에, 안정제는 상분리된 수지-풍부 상에 우선적으로 용해가능하며 이러한 상에 존재하는 실란올 기의 축합을 향상시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 상 (즉, 수지-풍부 상)은 잔류 "자유 수지"를 주로 함유하기 때문에, 이러한 상의 축합은 수지-선형 블록 공중합체를 함유하는 매트릭스의 경화 온도를 후속적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 안정제의 부재 하에서, 엘라스토머 거동을 갖는 전형적인 수지-선형 재료 (예를 들어, 20 몰%의 페닐-실세스퀴옥산 수지 및 184 dp의 "PDMS"로도 공지된 폴리다이메틸실록산을 기재로 함)는 대략 80℃에서 유동이 개시된 후에, 대략 120℃에서, 수지 블록 상에 존재하는 잔류 실란올 기가 추가로 축합 경화되어 인장 강도가 2 내지 5 MPa이고 파단신율이 200 내지 600%인 재료를 생성할 것이다. 안정제를 포함하는 동일한 수지-선형 재료는 120℃로부터 180℃까지 상당히 연장된 그의 경화 온도를 가질 것이다.
본 발명은 또한 경화성 실리콘 조성물을 제공한다. 경화성 실리콘 조성물은 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 경화성 실리콘 조성물은 유기 용매를 또한 포함한다. 일부 실시양태에서, 용어 "경화성 실리콘 조성물"은 용매 중의 고체 조성물, 또는 용매와 조합된 고체 조성물의 조합을 또한 포함한다. 유기 용매는, 일부 실시양태에서, 방향족 용매, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 또는 자일렌이다. 일부 실시양태에서, 용매는 실질적으로 (예를 들어, 완전히 또는 전체적으로) 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체를 용해시킨다.
본 명세서에 기재된 경화성 조성물은 유기실록산 수지 (예를 들어, 블록 공중합체의 일부가 아닌 자유 수지)를 추가로 함유할 수 있다. 이들 조성물에 존재하는 유기실록산 수지는 전형적으로 유기실록산 블록 공중합체의 제조에 사용되는 유기실록산 수지일 것이다. 따라서, 유기실록산 수지는 그의 화학식 중에 적어도 60 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위 (예를 들어, 적어도 70 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 적어도 80 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 적어도 90 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 또는 100 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위; 또는 60 내지 100 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 60 내지 90 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위 또는 70 내지 80 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위)를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 대안적으로, 유기실록산 수지는 실세스퀴옥산 수지, 또는 대안적으로 페닐 실세스퀴옥산 수지이다.
경화성 조성물이 유기실록산 블록 공중합체, 유기 용매, 및 선택적인 유기실록산 수지를 포함하는 경우에, 각각 성분의 양은 다양할 수 있다. 본 발명의 경화성 조성물 중 유기실록산 블록 공중합체, 유기 용매, 및 선택적 유기실록산 수지의 양은 다양할 수 있다. 본 발명의 경화성 조성물은 40 내지 80 중량% (예를 들어, 40 내지 70 중량%, 40 내지 60 중량%, 40 내지 50 중량%)의 본 명세서에 기재된 바와 같은 유기실록산 블록 공중합체; 10 내지 80 중량% (예를 들어, 10 내지 70 중량%, 10 내지 60 중량%, 10 내지 50 중량%, 10 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 20 중량%, 20 내지 80 중량%, 30 내지 80 중량%, 40 내지 80 중량%, 50 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 또는 70 내지 80 중량%; 및 5 내지 40 중량%)의 유기 용매; 및 유기실록산 수지 (예를 들어, 5 내지 30 중량%, 5 내지 20 중량%, 5 내지 10 중량%, 10 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 20 중량%, 20 내지 40 중량% 또는 30 내지 40 중량%) (이들 성분의 중량%의 합계가 100%를 초과하지 않도록 함)를 함유할 수 있다.
일례에서, 경화성 조성물은 본 명세서에 기재된 바와 같은 유기실록산 블록 공중합체, 유기 용매, 및 유기실록산 수지로 본질적으로 구성된다. 이러한 예에서, 이러한 성분들의 중량%는 합하여 100%로 되거나 또는 거의 100%로 된다. 직전에 언급된 예와 관련하여 용어 "본질적으로 구성된"은, 이러한 예에서, 본 발명의 유기실록산 블록 공중합체 또는 유기실록산 수지가 아닌 실리콘 또는 유기 중합체가 경화성 실리콘 조성물에 부재함을 기술한다.
경화성 실리콘 조성물은 또한 경화 촉매를 포함할 수 있다. 경화 촉매는 유기실록산의 (축합) 경화를 수행하기 위해서 본 기술 분야에 공지된 임의의 촉매, 예컨대 다양한 주석 또는 티타늄 촉매로부터 선택될 수 있다. 축합 촉매는 규소 결합된 하이드록시(=실란올) 기들의 축합을 촉진하여 Si-O-Si 결합을 형성하는 데 전형적으로 사용되는 임의의 축합 촉매일 수 있다. 예에는 아민, 납, 주석, 티타늄, 아연 및 철의 착물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시양태에서, 고체 조성물은 하나 이상의 수지, 예컨대 페닐-T 수지를, 하나 이상의 (실란올) 말단화된 실록산, 예컨대 PhMe 실록산과 반응시키는 단계를 포함하는 방법에 의해서 형성될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 수지를 하나 이상의 캡핑된(capped) 실록산 수지, 예를 들어, MTA/ETA, MTO, ETS 900 등으로 캡핑된 실란올 말단화된 실록산과 반응시킬 수 있다. 또다른 예에서, 고체 조성물은 상기에 기재된 하나 이상의 성분 및/또는 하나 이상의 성분을 반응시킴으로써 형성된다. 또 다른 예에서, 방법은 임의의 전술한 출원에 기재된 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로, 방법은 용매 중의 조성물, 예를 들어, 용매를 포함하는 경화성 실리콘 조성물을 제공하고, 이어서 용매를 제거하여 고체 조성물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 용매는 임의의 공지된 가공 기술에 의해 제거될 수 있다. 일례로, 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 막이 형성되며, 용매가 경화성 실리콘 조성물로부터 증발되게 하여 막을 형성한다. 막에 승온 및/또는 감압을 가하는 것이 용매 제거 및 고체 조성물의 후속적인 형성을 가속화할 것이다. 대안적으로, 경화성 실리콘 조성물을 압출기에 통과시켜 용매를 제거하고, 리본 또는 펠릿 형태의 고체 조성물을 제공할 수 있다. 또한 슬롯 다이 코팅, 나이프 오버 롤(knife over roll) 코팅, 로드(rod) 코팅, 또는 그라비어(gravure) 코팅에서와 같이, 이형 막에 대한 코팅 작업이 사용될 수 있다. 또한, 롤투롤(roll-to-roll) 코팅 작업을 사용하여 고체 막을 제조할 수 있다. 코팅 작업에서, 컨베이어 오븐, 또는 용액을 가열 또는 진공화하는 다른 수단을 사용하여 용매를 제거하여 고체 조성물을 얻을 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체는 I) a) 선형 유기실록산과 b) 화학식 중에 적어도 60몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 포함하는 유기실록산 수지를, c) 용매 중에서 반응시키는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 일례로, 선형 유기실록산은 R1 q(E)(3-q)SiO(R1 2SiO2/2)nSi(E)(3-q) R1 q를 가지며, 여기서, 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, n은 10 내지 400이고, q는 0, 1, 또는 2이고, E는 적어도 하나의 탄소 원자를 포함하는 가수분해성 기이다. 다른 예에서, 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 추가의 또다른 예에서, 단계 I에서 사용되는 a) 및 b)의 양은 40 내지 90 몰%의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2] 및 10 내지 60 몰%의 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2]를 갖는 유기실록산 블록 공중합체를 제공하도록 선택된다. 또한 추가의 예에서, 단계 I에서 첨가되는 선형 유기실록산의 적어도 95 중량%는 유기실록산 블록 공중합체 내로 도입된다.
추가의 또다른 예에서, 본 방법은 II) 단계 I)로부터의 유기실록산 블록 공중합체를 반응시켜서 예를 들어, 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위들을 가교결합시키고/거나 유기실록산 블록 공중합체의 중량 평균 분자량 (Mw)을 적어도 50%만큼 증가시키는 단계를 포함한다. 추가의 예는 유기실록산 블록 공중합체를 추가로 가공하여 저장 안정성 및/또는 광학 투명도를 향상시키는 단계, 및/또는 유기 용매를 제거하는 선택적인 단계를 포함한다.
경화성 실리콘 조성물은, 상기한 바와 같이, 고체 조성물 및 용매를 조합하는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 방법은 추가적인 성분, 예를 들어, 유기실록산 수지 및/또는 경화 촉매를 고체 조성물 및 용매 중 하나 또는 둘 모두에 도입 및/또는 조합하는 하나 이상의 단계를 또한 포함할 수 있다. 교반, 와동, 혼합 등과 같이 본 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 고체 조성물 및 용매를 서로 및/또는 임의의 다른 성분과 조합할 수 있다.
일부 예에서, 본 명세서에 기재된 실시양태의 광학 조립체는 제1 층 및 제2 층을 포함하는데, 여기서 층들은 경화된다. 제1 층이 경화되는 메커니즘은 제2 층이 경화되는 메커니즘과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 경화 메커니즘에는 고온 용융 또는 열 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화 (하기에 기재된 바와 같음), 축합 경화, 퍼옥사이드/라디칼 경화, 광 경화 또는 일부 예에서 아지드와 알킨 간의 금속-촉매작용 (구리 또는 루테늄) 반응 또는 라디칼-매개 티올-엔 반응을 포함하는 클릭 화학-기재 경화가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 경화 메커니즘에는 퍼옥사이드 비닐-CH3 경화; 아크릴 라디칼 경화; 알킬 보란 경화; 및 에폭시-아민/페놀 경화가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 광학 조립체를 형성하는 방법을 또한 제공한다. 이 방법은 발광 다이오드와 층을 조합하여 광학 조립체를 형성하는 단계를 포함한다. 조합 단계는 특별히 제한되지 않으며, 발광 다이오드와 층을 서로 나란히, 또는 서로 상하로, 및/또는 서로 직접 또는 간접 접촉하게 배치하는 것을 포함할 수 있거나 또는 그러한 배치로서 추가로 한정될 수 있다. 예를 들어, 층은 발광 다이오드 상에 배치되고 그와 직접 접촉할 수 있다. 대안적으로, 층은 발광 다이오드 상에 배치되지만 발광 다이오드와 직접 접촉하지 않게 그로부터 분리될 수 있지만, 여전히 발광 다이오드 상에 배치될 수 있다.
층은 유동하도록 가열되거나, 용융되거나, 가압되거나, (진공) 적층되거나, 압축 성형되거나, 사출 트랜스퍼 성형되거나, 캘린더링되거나, 핫-엠보싱되거나, 사출 성형되거나, 압출되거나, 또는 층을 고체로부터 액체 또는 연화된 고체로 변화시키는 임의의 다른 공정 단계를 거칠 수 있다.
이어서, 액체 또는 연화된 층은, 분무, 붓기(pouring), 페인팅, 코팅, 딥핑(dipping), 브러싱 등을 통해, 임의의 하나 이상의 전술한 기술에 의해 발광 다이오드에 적용될 수 있다.
일례로, 조합 단계는 층을 용융시켜, 고체 조성물을 발광 다이오드 상에 그리고 발광 다이오드와 직접 접촉하여 배치하는 것으로서 추가로 한정된다. 다른 예에서, 조합 단계는 층을 용융시켜, 층을 발광 다이오드 상에 그리고 발광 다이오드와 간접 접촉하여 배치하는 것으로서 추가로 한정된다. 또 다른 예에서, 방법은, 예를 들어, 용매 중에 용해되거나 부분 용해된, 용매 중 고체 조성물의 용액을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 더욱 추가의 예에서, 방법은, 발광 다이오드와 층을 조합하는 단계 전에, 용매를 제거하여 고체 조성물을 형성하여 층을 형성하는 단계를 포함한다. 또 다른 예에서, 방법은 용매를 제거하는 단계 후에 그리고 발광 다이오드와 층을 조합하는 단계 전에 고체 조성물을 층으로 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시양태에서, 방법은, 예를 들어, 축합 반응, 자유 라디칼 반응, 또는 하이드로실릴화 반응을 통해 고체 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 임의의 촉매, 첨가제 등이 경화 단계에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 산성 또는 염기성 축합 촉매가 이용될 수 있다. 대안적으로, 하이드로실릴화 촉매, 예를 들어 백금 촉매가 이용될 수 있다. 일례로, 경화 단계는 고체 조성물의 용융 온도보다 높은 온도에서 일어난다. 대안적으로, 경화 단계는 층의 대략 용융 온도에서, 또는 용융 온도 미만에서 일어날 수 있다.
실시예
본 발명에 따라, 고체 조성물 및 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 일련의 예를 형성한다. 일련의 비교예를 또한 형성하지만, 본 발명에 따르지는 않는다. 형성 후에, 실시예 및 비교예를 시트로 성형하고, 이어서 추가로 평가한다.
실시예 1:
500 mL 4구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (65.0 g) 및 페닐-T 수지 (FW=136.6 g/몰 Si; 35.0 g, 0.256 몰 Si)를 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크(Dean Stark) 장치를 설치한다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 오일조를 사용하여 플라스크를 환류에서 30분 동안 가열한다. 그 후, 플라스크를 약 108℃ (포트(pot) 온도)로 냉각한다.
이어서, 톨루엔 (35.0 g) 및 실란올 말단화된 PhMe 실록산 (140 dp, FW=136.3 g/몰 Si, 1.24 몰%의 SiOH, 65.0 g, 0.477 몰 Si)의 용액을 제조하고, 50/50의 MTA/ETA를 실록산에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 혼합함으로써 실록산을 50/50 MTA/ETA (평균 FW = 231.2 g/mol몰 Si, 1.44 g, 0.00623몰)로 글러브 박스(glove box) 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑시킨다. 이어서, 캡핑된 실록산을 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 2시간 동안 환류시킨다.
환류 후, 용액을 다시 약 108℃로 냉각하고, 추가의 양의 50/50 MTA/ETA (평균 FW = 231.2 g/몰 Si, 6.21 g, 0.0269 몰)를 첨가하고, 이어서 용액을 추가로 1시간 동안 환류시킨다.
후속적으로, 용액을 90℃로 냉각하고, 이어서 12 mL의 DI수를 첨가한다. 이어서, 물을 포함하는 용액을 약 1.5시간 동안 가열 환류시켜 공비 증류를 통하여 물을 제거한다. 이어서, 물의 첨가 및 후속적 환류를 반복한다. 제거된 수상의 총량은 약 27.3 g이다.
이어서, 후속적으로 일부 톨루엔 (약 54.0 g)을 대부분의 잔류 아세트산과 함께 증류 제거하여 (약 20분 동안) 고형물 함량을 증가시킨다.
이어서 용액을 실온으로 냉각하고, 용액을 5.0 μm 필터를 통하여 가압 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
고체 조성물을 29Si NMR로 분석하는데, 이는 DPhMe 0.635T알킬 0.044T사이클로헥실 0.004TPh 0.317 의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 11.8 몰%이다.
실시예 2:
2L 3구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (544.0 g) 및 상기에 기재된 페닐-T 수지 216.0 g을 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 설치한다. 질소 블랭킷을 적용한다. 가열 맨틀을 사용하여 용액을 환류에서 30분 동안 가열한다. 이어서 용액을 108℃ (포트 온도)로 냉각한다.
상기에 기재된 실란올 말단화된 PhMe 실록산 264.0 g 및 톨루엔 (176.0 g)의 용액을 제조하고, MTA/ETA를 실록산에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 혼합함으로써 실록산을 50/50의 MTA)/ETA (4.84 g, 0.0209몰 Si)로 글러브 박스 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑시키는데, 이것도 상기에 설명한 바와 같다.
이어서, 캡핑된 실록산을 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 2시간 동안 환류시킨다.
환류 후, 용액을 다시 약 108℃로 냉각하고, 추가의 양의 50/50의 MTA/ETA (38.32 g, 0.166 몰 Si)를 첨가하고, 이어서 용액을 추가로 2시간 동안 환류시킨다.
후속적으로, 용액을 90℃로 냉각하고, 이어서 33.63 g의 DI수를 첨가한다.
이어서, 물을 포함하는 용액을 약 2시간 동안 가열 환류시켜 공비 증류를 통하여 물을 제거한다. 이어서 용액을 환류에서 3시간 동안 가열한다. 후속적으로, 용액을 100℃로 냉각하고, 이어서 미리 건조시킨 다코(Darco) G60 카본 블랙(carbon black) (4.80 g)을 여기에 첨가한다.
이어서 용액을 교반하면서 실온으로 냉각하고, 이어서 실온에서 하룻밤 교반한다. 이어서 용액을 0.45 μm 필터를 통하여 가압 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
고체 조성물을 29Si NMR로 분석하는데, 이는 DPhMe 0.519T알킬 0.050TPh 0.431의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 22.2 몰%이다. FT-IR 분석을 이용하면 고체 조성물에서 아세트산이 검출되지 않는다.
실시예 3:
500 mL 3구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (86.4 g) 및 페닐-T 수지 33.0 g (상기에 기재됨)을 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 설치한다. 질소 블랭킷을 적용한다. 가열 맨틀을 사용하여 용액을 환류에서 30분 동안 가열한다. 이어서 용액을 108℃ (포트 온도)로 냉각한다.
상기에 기재된 실란올 말단화된 PhMe 실록산 27.0 g 및 톨루엔 (25.0 g)의 용액을 제조하고, MTA/ETA를 실록산에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 혼합함으로써 실록산을 메틸 트리스(메틸에틸케톡심)실란 ((MTO); MW=301.46)으로 글러브 박스 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑시키는데, 이것도 상기에 설명한 바와 같다.
이어서, 캡핑된 실록산을 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 3시간 동안 환류시킨다. 하기에 더욱 상세하게 설명한 바와 같이, 그 후에 막을 이 용액으로부터 캐스팅한다. 용액 중의 유기실록산 블록 공중합체를 29Si NMR에 의해서 분석하는데, 이는 DPhMe 0.440TMe 0.008TPh 0.552 의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 17.0 몰%이다. FT-IR 분석을 이용하면 고체 조성물에서 아세트산이 검출되지 않는다.
실시예 4:
5L 4구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (1000.0 g) 및 상기에 기재된 페닐-T 수지 280.2 g을 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 설치한다. 질소 블랭킷을 적용한다. 가열 맨틀을 사용하여 용액을 환류에서 30분 동안 가열한다. 이어서 용액을 108℃ (포트 온도)로 냉각한다.
톨루엔 (500.0 g) 및 실란올 말단 PDMS (FW = 74.3 g/몰 Si; 약 1.01 몰% OH) 720.0 g의 용액을 제조하고, MTA/ETA를 실록산에 첨가하고 실온에서 30분 동안 혼합함으로써 PDMS를 50/50 MTA/ETA (23.77 g, 0.1028 몰 Si)로 글러브 박스 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑시키며, 이것도 상기에 설명한 바와 같다.
이어서, 캡핑된 PDMS를 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 3시간 15분 동안 환류시킨다.
환류 후, 용액을 다시 약 108℃로 냉각하고, 추가의 양의 50/50의 MTA/ETA (22.63 g, 0.0979 몰 Si)를 첨가하고, 이어서 용액을 추가로 1시간 동안 환류시킨다.
후속적으로, 용액을 100℃로 냉각하고, 이어서 36.1 g의 DI수를 첨가한다.
이어서, 물을 포함하는 용액을 88 내지 90℃에서 약 30분 동안 가열하고, 이어서 환류에서 1.75시간 동안 가열하여 공비 증류를 통하여 약 39.6 g의 물을 제거한다. 이어서 용액을 하룻밤 정치하여 냉각한다.
후속적으로, 용액을 2시간 동안 가열 환류시키고 이어서 100℃로 냉각한다. 이어서, 아세트산 수준을 감소시키기 위하여, 126.8 g의 DI수를 첨가하고, 3.25시간의 시간 기간에 걸쳐 공비에 의해 제거한다. 딘 스타크 장치로부터 제거된 양은 약 137.3 g이다. 이어서 용액을 100℃로 냉각한다. 이어서, 후속적으로, 162.8 g의 물을 첨가하고, 이어서 4.75시간의 시간 기간에 걸쳐 공비에 의해 제거한다. 딘 스타크 장치로부터 제거된 양은 약 170.7 g이다. 이어서 용액을 90℃로 냉각하고, 10 g의 Darco G60 카본 블랙을 여기에 첨가한다. 이어서 용액을 교반하면서 실온으로 냉각하고, 이어서 실온에서 하룻밤 교반한다.
이어서 용액을 0.45 μm 필터를 통하여 가압 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
고체 조성물을 29Si NMR에 의해서 분석하는데, 이는 DMe2 0.815T알킬 0.017TPh 0.168 의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 6.56 몰%이다. FT-IR 분석을 이용하면 고체 조성물에서 아세트산이 검출되지 않는다.
실시예 5:
12L 3구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (3803.9 g) 및 상기에 기재된 페닐-T 수지 942.5 g을 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 설치한다. 질소 블랭킷을 적용한다. 가열 맨틀을 사용하여 용액을 환류에서 30분 동안 가열한다. 이어서 용액을 108℃ (포트 온도)로 냉각한다.
바로 위에 기재된 실란올 말단화된 PDMS 1829.0 g 및 톨루엔 (1344 g)의 용액을 제조하고, MTO를 실록산에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 혼합함으로써 PDMS를 MTO (메틸 트리스(메틸에틸케톡심)실란 (85.0 g, 0.2820몰 Si))으로 글러브 박스 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑시키는데, 이것도 상기에 설명한 바와 같다.
이어서, 캡핑된 PDMS를 110℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 2시간 10분 동안 환류시킨다. 후속적으로, 276.0 g의 n-부탄올을 첨가하고, 이어서 용액을 3시간 동안 환류시키고, 그 후 실온으로 하룻밤 냉각한다.
후속적으로, 약 2913 g의 톨루엔을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 50 중량%로 증가시킨다. 이어서 65 내지 75℃에서 약 2.5시간 동안 진공을 가한다. 이어서, 용액을 3일 동안 놓아 둔 후 5.0 μm 필터를 통하여 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
고체 조성물을 29Si NMR에 의해서 분석하는데, 이는 DMe2 0.774TMe 0.009TPh 0.217 의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 6.23 몰%이다. FT-IR 분석을 이용하면 고체 조성물에서 아세트산이 검출되지 않는다.
실시예 6:
1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (180.0 g) 및 기재된 페닐-T 수지 64.9 g을 넣는다. 이 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 설치한다. 질소 블랭킷을 적용한다. 가열 맨틀을 사용하여 용액을 환류에서 30분 동안 가열한다. 이어서 용액을 108℃ (포트 온도)로 냉각한다.
톨루엔 (85.88 g) 및 실란올 말단화된 PDMS 115.4 g의 용액을 제조하고, ETS 900/톨루엔 (8.25 g, 0.0177몰 Si)을 실란올 말단화된 PDMS에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 혼합함으로써 PDMS를 ETS 900 (톨루엔 중의 50 중량%; 평균 FW=232/4 g/mol Si)로 글러브 박스 내에서 (같은 날에) 질소 하에서 캡핑한다.
이어서, 캡핑된 PDMS를 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고, 약 2시간 동안 환류시킨다.
후속적으로, 용액을 다시 108℃로 냉각하고, 추가의 양의 ETS900 (15.94g, 0.0343 몰 Si)을 첨가한다. 이어서, 용액을 환류에서 1시간 동안 가열하고, 이어서 다시 108℃로 냉각한다. 이어서, 추가의 양의 ETS 900/톨루엔 (2.23 g, 0.0048 몰 Si)을 첨가하고, 용액을 다시 환류에서 1시간 동안 가열한다.
후속적으로, 용액을 100℃로 냉각하고, 이어서 30 mL의 DI수를 첨가한다. 용액을 다시 가열 환류시켜 공비 증류를 통하여 물을 제거한다. 이 과정을 3회 반복한다.
이어서, 용액을 가열하고, 대략 30 g의 용매를 증류 제거하여 고형물 함량을 증가시킨다. 이어서 용액을 실온으로 냉각하고, 5.0 μm 필터를 통하여 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
고체 조성물을 29Si NMR에 의해서 분석하는데, 이는 DMe2 0.751T알킬 0.028TPh 0.221 의 구조를 확인해 주며, 이때 OZ는 약 7.71 몰%이다. FT-IR 분석을 이용하면 고체 조성물에서 아세트산이 검출되지 않는다.
실시예 7:
실시예에서, 평균 조성식 (MeViSiO2/2)0.25(Ph2SiO2/2)0.3(PhSiO3/2)0.45로 표현되는 메틸페닐비닐폴리실록산 75 부, 분자식 (HMe2SiO)2SiPh2로 표현되는 트라이실록산 25 부, 분자식 ViMe2SiO(SiMePhO)17.5SiMe2Vi로 표현되는 메틸페닐비닐폴리실록산 10 부, 조성물 중에 5 ppm의 백금을 제공하는 4.5% Pt 금속을 함유하는 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 중의 백금 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물의 용액 0.001 부, 및 에티닐사이클로헥산올 0.006 부를 혼합함으로써 점도가 8630 mPa.s인 조성물을 제조할 수 있다. 예컨대 금속으로 제조된 주형에서 조성물을 100℃에서 30분 동안 가열할 수 있다. 재료는 100℃에서 유동가능할 수 있지만, 25℃로의 냉각은 점성이 없는(tackfree) 고체를 생성할 수 있다. 25℃에서의 쇼어(Shore) A 경도는 대략 68일 수 있다. 동일한 방식으로 1 밀리미터 두께를 갖는 B-스테이지 시트를 제조할 수 있다. 130℃에서의 이동식 다이 레오미터 (MDR) 측정은 최소 토크 값의 예로서 0.01 dNm을 나타내었다.
실시예 8:
실시예에서, 평균 조성식 (MeViSiO2/2)0.25(Ph2SiO2/2)0.3(PhSiO3/2)0.45로 표현되는 메틸페닐비닐폴리실록산 37.5 부, 평균 조성식 (Me2ViSiO1/2)0.2(PhSiO3/2)0.8로 표현되는 메틸비닐페닐폴리실록산 40 부, 분자식 (HMe2SiO)2SiPh2로 표현되는 트라이실록산 22.5 부, 분자식 ViMe2SiO(SiMePhO)17.5SiMe2Vi로 표현되는 메틸페닐비닐폴리실록산 10 부, 조성물 중에 5 ppm의 백금을 제공하는 4.5% Pt 금속을 함유하는 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 중의 백금 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물의 용액 0.001 부, 및 에티닐사이클로헥산올 0.006 부를 혼합함으로써 점도가 17090 mPa.s인 조성물을 제조할 수 있다. 예컨대 금속으로 제조된 주형에서 조성물을 100℃에서 15분 동안 가열할 수 있다. 재료는 100℃에서 유동가능할 수 있지만, 25C로의 냉각은 점성이 없는 고체를 제공하였다. 25℃에서의 쇼어 A 경도는 55일 수 있다. 동일한 방식으로 1 밀리미터 두께를 갖는 B-스테이지 시트를 제조하였다. 130℃에서의 MDR (이동식 다이 레오미터 측정)은 최소 토크 값으로서 0.02 dNm을 나타내었다.
비교예 1:
바닥 배출구를 갖춘 1L 3구 둥근 바닥 계획 모턴식(Intended Morton Type) 플라스크에 DI수 (196.1 g)를 넣는다. 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 수냉식 응축기를 설치한다. 첨가 깔때기에 PhSiCl3 (82.95 g) 및 PhMeSiCl2 (58.87 g)와 톨루엔 (142.65 g)을 넣는다. 이 용액을 서서히 실온에서 출발하여 플라스크에 첨가한다. 플라스크에 첨가시에, 용액은 78℃로 발열한다. 용액을 15분 동안 혼합한다. 후속적으로, 수상을 제거하고, 수세에 의해 HCl을 제거한다.
이어서 25 mL의 DI수를 용액에 첨가하고, 용액을 80℃에서 15분 동안 가열한다. 이어서 수상을 제거하고, 이어서 용액을 가열 환류시키고, 추가의 물을 공비 증류를 통하여 제거한다. 이들 단계를 수회 반복한다.
후속적으로, 용액을 가열하여 용매를 증류시켜서 고형물 함량을 증가시킨다. 이어서, 120℃의 오일조 온도 및 약 0.5 mm Hg에서 회전식 증발기(rotavapor)를 사용하여 생성물을 스트립핑하여(stripped) 건조하고, 여과하여 생성물을 단리한다.
생성물을 29Si NMR로 분석하는데, 이는 DPhMe 0.437 T사이클로헥실 0.007 TPh 0.556 의 구조를 확인해 주는 것이며, 이때 OH 함량은 약 44.5 몰% (5.55 중량%)이고, FW는 약 136 g/몰이다.
비교예 2:
하기에 기술된 성분을 2 ㎪ 하에 1600 rpm에서 2분 동안 진공 유성 믹서(vacuum planetary mixer), 틴키(Thinky) ARV-310을 사용하여 혼합하여 액체 조성물을 형성한다.
성분 1: 평균 단위 분자식: (Me2ViSiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75; 5.8 g;
성분 2: 평균 단위 분자식: Me2ViSiO(MePhSiO)25OSiMe2Vi; 1.8 g;
성분 3: 평균 단위 분자식: HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H; 2.0 g;
성분 4: 평균 단위 분자식: (HMe2SiO1/2)0.60(PhSiO3/2)0.4; 0.24 g;
성분 5: 평균 단위 분자식:
(Me2ViSiO1/2)0.18(PhSiO3/2)0.54(EpMeSiO)0.28 (Ep = 글리시독시프로필); 0.23 g;
성분 6: 평균 단위 분자식: 사이클릭 (ViSiMeO1/2)n; 0.02 g;
1-에티닐-1-사이클로헥산올; 240 ppm
Pt 촉매 (1.3-다이비닐테트라메틸실록산 착물); 2 ppm
비교예 3:
비교예 3을 진공 유성 믹서를 사용하여 하기로부터 제조한다:
비닐다이메틸실록시 말단화된 폴리다이메틸실록산 (평균 Mw = 60,000); 42.9부
비닐다이메틸실록시 말단화된 폴리다이메틸실록산 (평균 Mw = 24,000); 14.5부
비닐다이메틸실록시 및 트라이메틸실록시 작용성 실리카; 1.0부
트라이메틸실록시 작용성 실리카; 5.7부
1,5-다이비닐-1,1,5,5-테트라메틸다이실록산 배위(coordinated) 백금 촉매 (전체 조성물에 대한 Pt 함량: 5 ppm)
(알릴글리시독시프로필-SiO3/2)0.5(MeSiViO2/2)0.3(Me2SiO2/2)0.2; 11.7부
형성 후, 비교예 3을 폴리에테르설폰 코팅 막 상에 캐스팅하고, 이어서 100℃에서 3분 동안 가열하여 막을 형성한다.
실시예 및 비교예의 평가:
전술한 실시예들의 각각을 형성한 후, 다양한 샘플들을 평가하여 25℃에서의 모듈러스, 쇼어 A 경도 (경화), 120℃에서의 용융 점도, 바지형 인열력(Trouser Tear), 인장 강도, 파단신율 및 가요성을 결정한다. 이들 평가 결과가 하기 표 1에 기술되어 있다.
[표 1]
Figure pct00002
전형적으로 두께가 1 내지 2 mm로 측정되는 시트로부터 인열 (ASTM D624) 시편을 다이 커팅한다. 타입 T (바지형)를 시험할 경우 이용가능한 샘플 시트의 양에 따라 3개의 시편을 준비한다. 시험 전에, 특별한 보관 상의 고려 사항은 취해지지 않으며, 그 이유는 시트가 온도 또는 습도의 작은 변화에 의해 유의하게 영향을 받을 것으로 예상되지 않기 때문이다. 시편을 블루힐 2 소프트웨어를 이용하여 인스트론 범용 시험기를 이용하여 주위 온도 및 습도에서 시험한다. 타입 B 및 타입 C 시편에 있어서, 사용한 시험 속도는 500 mm /min이며, 시편을 당겨서 파괴시킨다. 중간 최고 힘/두께를 기록한다. 타입 T (바지형) 시편에 있어서, 50 mm/min의 당김 속도를 이용하며, 인열력이 수평을 유지하는 것으로 보일 때까지 또는 파괴가 일어날 때까지 시편를 당긴다. 시험 후, 인열력 곡선의 평평한 영역의 시점 및 종점을 시각적으로 확인한다. 이어서 소프트웨어의 분석 기능을 이용하여 확인된 영역 내에서의 평균 인열력/두께를 계산한다. 하나 초과의 시편을 시험할 경우, 중간 판독치를 기록한다.
두께가 대략 6 mm인 경도계 (ASTM D2240) 시편은 다수의 조각의 시트를 함께 적층시킴으로써 제조한다. 시험 장비는 인열력 및 적용 속도 둘 모두가 제어된 작동 스탠드에 장착된 아날로그 쇼어 A 경도계 헤드를 포함한다. 시편 크기에 따라 3개 또는 5개의 측정치를 취한다. 1초의 접촉 후 판독치를 취한다. 중간 판독치를 기록한다.
전형적으로 두께가 1 내지 2 mm로 측정되는 시트로부터 인열 (ASTM D412) 시편을 다이 커팅한다. 바람직한 시편 크기는 타입 C이지만, 3개의 시편이 수득될 수 있도록 더 작은 크기를 절단할 수 있다. 시험 전에, 특별한 보관 상의 고려 사항은 취해지지 않으며, 그 이유는 시트가 온도 또는 습도의 작은 변화에 의해 유의하게 영향을 받을 것으로 예상되지 않기 때문이다. 시편을 블루힐 2 소프트웨어를 이용하여 인스트론 범용 시험기를 이용하여 주위 온도 및 습도에서 시험한다. 사용한 시험 속도는 500 mm /min이며, 시편을 당겨서 파괴시킨다. 최고점 및 파단점 둘 모두에서의 중간 연신율 및 인장 강도를 영률(Young's modulus)과 함께 기록한다. 또한, 미가공 응력-변형 곡선(raw stress-strain curve)들을 추가의 분석 및 다른 재료와의 비교를 위하여 엑스포트(export)한다.
막 및 액체의 형성 및 평가:
전술한 실시예의 각각을 형성한 후, 14.5 mg의 실시예 2 및 실시예 4 내지 실시예 6의 샘플을 비교예 2 및 비교예 3과 함께 LED 패키지 내에 넣고 경화시켜 각각 광학 조립체 2 및 4 내지 6과 비교용 광학 조립체 2 및 3을 형성한다.
LED 패키지는 치운 프리시젼 인더스트리(Chiun Precision Industry)로부터 구매가능한, 브릿지럭스(BridgeLux) LED 칩 MKO4545C를 갖춘 TTI-5074이다.
실시예 2는 10 N 내지 30 N의 점진적으로 증가하는 압력 하에 그리고 50℃에서 130℃로 증가하는 온도에서 가압하는 중에, 이어서 150℃/20분 및 160℃에서 3시간 동안의 사후 베이킹의 처리를 통하여 경화시킨다.
실시예 4 내지 실시예 6은 각각 10 N 내지 30 N의 점진적으로 증가하는 압력 하에 가압하면서 150℃에서 20분 동안, 이어서 오븐 내에서 160℃에서 3시간 동안 가열하여 경화시킨다.
비교예 2를 어떠한 가압도 없이 오븐 내에서 150℃에서 1시간 동안 경화시킨다.
비교예 3은 10 N 내지 30 N의 점진적으로 증가하는 압력 하에 프레스 내에서 150℃에서 1시간 동안 경화시키지만, 어떠한 오븐도 사용하지 않는다.
각각의 광학 조립체의 형성 동안 또는 그 후에, 각각의 광학 조립체를 평가하여 굴절률, 캡슐화 동안의 와이어 굽힘성(Wire Bending), 재유동 안정성(Reflow Stability) (박리) 및 열 사이클링 안정성(Thermal Cycling Stability) (와이어 개방까지의 사이클의 수)을 결정한다.
[표 2]
Figure pct00003
메트리콘 모델(Metricon Model) 2010/M 프리즘 커플러(Prism Coupler)를 사용하여 실온에서 632.8 nm의 파장의 레이저를 이용하여 프리즘 커플링법에 의해 굴절률을 결정한다.
캡슐화 동안의 와이어 굽힘성을 현미경 관찰 및 캡슐화 전과 캡슐화 후 사이의 비교에 의해 결정한다.
재유동 안정성 (박리)은 교차 편광 필터를 갖춘 광학 현미경을 이용한 관찰에 의해 결정하며, 여기서 광산란 이미지가 거의 없다는 것은 박리가 없음을 나타낸다. "탁월함"이라는 설명은 박리 상태가 없음을 기술하는 것이다. "허용가능함"이라는 설명은 약간의 박리 상태를 기술하는 것이다. "불량함'이라는 설명은 상당한 박리 상태를 기술하는 것이다.
열 사이클링 안정성 (와이어 개방까지의 사이클의 수)은 LED 광 온/오프 시험에 의해 결정되는데, 이때 LED의 발광 실패는 와이어 개방을 나타낸다.
더 구체적으로, 실시예 2의 재유동 안정성을 평가하며, 여기서 단일 사이클은 샘플을 -40℃의 온도에 30분 동안 노출시켜서 2분 내에 125℃까지 증가시키는 것, 125℃에서 30분 동안 유지하는 것 및 2분 내에 -40℃로 다시 감소시키는 것을 포함한다. 도 1은 재유동 전 및 후의 결과를 나타낸다. 상부 선은 정상적인 현미경 이미지를 나타내며, 다른 것은 교차 편광 현미경 이미지를 나타낸다. 비교예 2와의 비교 (표 2 참조)는 실시예 2가 더 우수한 안정성을 가짐을 나타낸다. 기판으로부터의 박리는 일어나지 않았다. 비교예 2는 PPA 백색 반사체로부터의 그리고 때로 은 백플레인(backplane)으로부터의 박리를 나타낸다. 탁월한 열 사이클 안정성과 함께, 실시예 2는 LED 응용을 위한 고도로 신뢰성있는 재료를 나타낸다.
도 2는 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 6이 심지어 1000 사이클 후에도 와이어 본드 개방(wire bond opening)을 나타내지 않는 반면, 비교예 2는 약 200 사이클 후에 와이어 본드 개방을 나타낸다는 것을 보여 준다.
추가의 실시예 - 3롤 밀링을 이용한 공중합체 내로의 인광체 혼입:
3롤 혼합을 이용하여 유기실록산 블록 공중합체 내로 혼입시킨 인광체를 포함하는 추가의 실시예를 또한 형성한다. 보다 구체적으로, 실시예 2의 샘플 4.988 g을 80℃로 가열된 3롤 밀 (AIMEX BR-150HCV) 상에 넣는다. 이어서, 인터매틱스(Intematix) 인광체 YAG 인광체 (NYAG4454) 0.497g을 유기실록산 블록 공중합체에 첨가하여 혼합물을 형성한다. 이어서 혼합물을 3롤 밀에 통과시켜서 인광체를 유기실록산 블록 공중합체 내에 혼입시킨다.
이 공정 동안, 인광체는 덩어리지지 않으며, 2개월에 걸쳐서 침강이 시각적으로 관찰되지 않는다.
이와는 대조적으로, 100부의 비교예 2를 전술한 방법을 이용하여 3.5부의 NTAG4851과 합할 때, 인광체의 완전한 침강이 24시간 후에 관찰된다.
추가의 실시예 - 용액 혼합을 이용한 공중합체 내로의 인광체 혼입:
추가의 실시예 2 샘플을 톨루엔 중에 70% 고형물로 용해시켜 혼합물을 형성한다. 후속적으로, 혼합물을 3개의 샘플로 분할하였다. 제1 샘플에서, 25 중량%의 CeYAG를 첨가한다. 제2 샘플에서, 25 중량%의 CeTAG를 첨가한다. 제3 샘플에서, 25 중량%의 EuN을 첨가한다. 이는 실시예 4의 샘플을 이용하여 반복한다.
실시예 2 및 실시예 4의 각각의 샘플을 10 mL의 치과용 믹서 컵 중에 준비하고, 이어서 수동으로 철저히 혼합하고, 이어서 와동 믹서로 약 5분 동안 혼합하고, 이어서 약 45분 동안 초음파 처리한다.
이어서, 혼합 후 실시예 2 및 실시예 4의 각각의 샘플을 TEFZEL 이형 라이너 (104) 상에서 10 mil 갭의 설정으로 조정가능한 드로우 다운 바아(draw down bar)를 이용하여 막으로 드로우 다운한다. 실시예 2 및 실시예 4의 각각의 샘플은 인광체의 침전에 저항하는 데 있어서 탁월하다. 실시예 2의 투과 모드의 광학 현미경 사진이 도 3으로 개시되어 있으며, 이는 인광체가 내부에 균질하게 분산되어 있음을 나타낸다.
실시예 9
다시 도 5와 관련하여, 광학 조립체 (500)를 하기와 같이 제조할 수 있다: 실시예 7의 실리콘 조성물을 100℃에서 30분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 1 mm 두께의 B-스테이지 투명 시트를 수득하였다. 광학 장치 (504)를 수득하였고, 기판 (508) 상에서 전극에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 투명 시트를 캐비티에 고정시켰다. 투명 시트와 함께 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 투명 시트를 용융시키고 그것을 경화시켜서 캡슐화재 (502)를 형성하였다.
실시예 10
다시 도 5와 관련하여, 광학 조립체 (500)를 하기와 같이 제조할 수 있다: 실시예 8의 실리콘 조성물을 100℃에서 15분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 1 mm 두께의 B-스테이지 투명 시트를 수득하였다. 광학 장치 (504)를 기판 (508) 상에서 전극에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 투명 시트를 캐비티 상에 고정시켰다. 투명 시트와 함께 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 투명 시트를 용융시키고 그것을 경화시켜서 캡슐화재 (502)를 형성하였다.
실시예 11
다시 도 5와 관련하여, 광학 조립체 (500)를 하기와 같이 제조할 수 있다: 5 중량%의 YAG 황색 인광체 (NYAG4454, 인터매틱스에서 제조)를 실시예 7의 실리콘 조성물 중에 혼합하여 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 제조하였다. 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 1 mm 두께의 B-스테이지 인광체 시트를 수득하였다. 광학 장치 (504)를 기판 (508) 상에서 전극에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 인광체 시트를 캐비티 상에 고정시켰다. 실시예 9의 투명 시트와 함께 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 투명 시트를 용융시키고 그것을 경화시켜서 캡슐화재 (502)를 형성하였다.
실시예 11a
실시예에서, 8 중량%의 YAG 황색 인광체 (NYAG4454, 인터매틱스에서 제조)를 실시예 7의 실리콘 조성물 중에 혼합하여 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 제조하였다. 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 120℃에서 15분 동안 300 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 300 μm 두께의 B-스테이지 인광체 시트를 수득하였다. 인광체 시트를, 다층 시트 또는 캡슐화재를 생성하기 위해서 제조된 실시예 9의 투명 시트 (1 mm 두께) 상에 적층하였다.
실시예 11b
실시예에서, 50 중량%의 YAG 황색 인광체 (NYAG4454, 인터매틱스에서 제조)를 실시예 7의 실리콘 조성물 중에 혼합하여 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 제조하였다. 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 120℃에서 15분 동안 60 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 60 μm 두께의 B-스테이지 인광체 시트를 수득하였다. 인광체 시트를 실시예 9의 투명 시트 (1 mm 두께) 상에 적층하였다.
실시예 12
도 6은 광학 장치 (602), 예컨대 기판 (604)에 와이어 결합된 LED를 포함하는 광학 조립체 (600)의 예이다. 도시된 바와 같이, 광학 장치 (602)를 기판 상에서 전극 (606)에 와이어 결합시킨다. 광학 장치 (602)를 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 인광체 시트가 광학 장치 (602)의 광학 표면 (608)에 근접하도록, 바디의 실시예 11a의 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 다층 시트와 함께 압축 경화를 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 다층 시트를 용융시키고, 그것을 경화시켰다. 압축 성형 후, 광학 조립체 (600)는 기판 (604)의 표면 상의 광학 장치 (602) 및 전극 (606)을 피복하는 평탄한 인광체 함유 층 (612) 및 돔 형상의 투명 층 (610)을 포함하는 캡슐화재 (609)를 가졌다. 다양한 실시예에서, 인광체 함유 층 (612), 광학 장치 (602) 및 전극 (606) 사이에 공기 갭이 거의 생성되지 않거나, 생성되지 않았다. 다양한 실시예에서, 투명 층 (610)은 인광체 오염물을 포함하지 않았다.
실시예 13
다시 도 6과 관련하여, 광학 조립체 (600)를 하기와 같이 제조할 수 있다:광학 장치 (602)를 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 인광체 함유 층 (612)을 형성하는 인광체 시트가 광학 장치 (602)의 광학 표면 (608)에 근접하도록, 조합되어 투명 층 (610) 및 인광체 함유 층 (612) (예컨대 도 1의 바디 (102))을 포함하는 캡슐화재 (609)를 형성하는 실시예 11b의 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 다층 시트와 함께 압축 경화를 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 다층 시트를 용융시키고, 그것을 경화시켰다. 압축 성형 후, 광학 조립체 (600)는 광학 장치 (602) 및 전극 (606)을 피복하는 평탄한 인광체 함유 층 (612) 및 돔 형상의 투명 층 (610)을 포함하는 캡슐화재 (609)를 가졌다. 다양한 실시예에서, 인광체 함유 층 (612), 광학 장치 (602) 및 전극 (606) 사이에 공기 갭이 거의 생성되지 않거나, 생성되지 않았다. 다양한 실시예에서, 투명 층 (610)은 실질적이거나 또는 임의의 인광체 오염물을 포함하지 않았다.
실시예 14
도 7은 광학 장치 (702)가 기판 (704) 상의 전극 (706)에 와이어 결합된, 광학 광학 장치 (702), 예컨대 LED, 및 기판 (704)을 포함하는 광학 조립체 (700)의 예이다. 광학 장치 (702)를 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 캡슐화재 (708)가 광학 장치 (702)의 광학 표면 (712)에 근접하고, 인광체 시트 (710)가 투명 시트 (708)에 비해서 광학 장치 (702)의 광학 표면 (712)에서 멀도록, 임의의 다양한 두께의 (예컨대 도 1의 다이 (102)의) 투명 층 (708) 및 인광체 함유 층 (710)을 포함하는 캡슐화재 (707)를 형성하는 실시예 11a의 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 다층 시트와 함께 압축 경화를 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 다층 시트를 용융시키고, 그것을 경화시켰다. 압축 성형 후, 광학 조립체 (700)는 투명 층 (708) 및 인광체 (710)를 포함하는 돔 형상의 캡슐화재 (707)를 가졌다. 다양한 실시예에서, 캡슐화재 (707), 광학 장치 (702) 및 전극 (706) 사이에 공기 갭이 거의 생성되지 않거나, 생성되지 않았다. 다양한 실시예에서, 투명 층 (708)은 실질적이거나 또는 임의의 인광체 오염물을 포함하지 않았다.
실시예 15
도 8은 녹색 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 제조하기 위해서 실시예 8의 실리콘 조성물 중에 혼합된 40 중량%의 실리케이트 녹색 인광체 (EG3261, 인터매틱스에서 제조됨)를 포함하는 녹색 인광체 광학 조립체 (800)의 실시예이다. 녹색 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 60 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하여 녹색 인광체 층 (802)을 형성하였다. 10 중량%의 나이트라이드 적색 인광체 (R6535, 인터매틱스에서 제조)를 실시예 8의 실리콘 조성물 중에 혼합하여 적색 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 제조하였다. 적색 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 60 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하여 적색 인광체 층 (804)을 형성하였다. 녹색 인광체 층 (802)을 실시예 10의 투명 층 (806) 상에 적층하고, 적색 인광체 층 (804)을 녹색 인광체 층 (802)의 상부 상에 적층하여 캡슐화재 (808)를 제조하였다. 광학 장치 (810), 예컨대 LED를 기판 (814) 상에서 전극 (812)에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 투명 층 (806)이 광학 장치 (810)의 광학 표면 (816)에 근접하도록, 캡슐화재 (808)를 장비에 고정시켰다. 다층 시트 (808)와 함께 압축 경화를 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 캡슐화재 (808)를 용융시키고, 그것을 경화시켰다. 압축 성형 후, 광학 조립체 (800)는 적색 인광체 층 (806) 및 녹색 인광체 층 (804)을 갖는 투명한 돔 형상의 캡슐화재 (808)를 가졌다. 다양한 실시예에서, 투명 층 (806), 광학 장치 (810) 및 전극 (812) 사이에 공기 갭이 거의 생성되지 않거나, 생성되지 않았다. 다양한 실시예에서, 투명 층 (806)은 실질적이거나 또는 임의의 인광체 오염물을 포함하지 않았다.
실시예 16
다양한 실시예에서, 광학 조립체 (500), (600), (700), (800) 중 임의의 것은 층으로서 실시예 11b의 인광체 시트를 포함할 수 있다. 실시예 16에서, 인광체 시트를 커팅하고, 일부를 제거하여 라인 패턴화되고 정사각형 패턴화된 인광체 시트를 제조하였다. 인광체 시트를 실시예 9의 투명 시트 상에 적층하여 패턴화된 인광체 층을 갖는 다층 시트를 제조하였다. 광학 장치를 기판 상에서 전극에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 패턴화된 인광체 시트가 광학 표면에 근접하도록, 패턴화된 인광체 층을 갖는 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 압축 경화를 130℃에서 5분 동안 수행하여 돔 형상의 캐비티에서 다층 시트를 용융시키고, 그것을 경화시켰다. 압축 성형 후, 광학 조립체는 투명한 돔 형상의 캡슐화재 및 평탄하고 패턴화된 인광체 층을 가졌다. 다양한 실시예에서, 인광체 함유 층, LED 다이 및 전극 사이에 공기 갭이 거의 생성되지 않거나, 생성되지 않았다. 다양한 실시예에서, 투명 층은 실질적이거나 또는 임의의 인광체 오염물을 포함하지 않았다.
실시예 16a
도 9는 광학 조립체 (900)의 예이다. 실시예 8의 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하여 투명 시트 (902)를 수득하고, 캡슐화재를 형성하였다. 기판 (908) 상에서 전극 (906)에 와이어 결합된 광학 장치 (904)를 진공 적층기에 고정시켰다. 투명 시트 (902)를 진공 적층기에서 기판 (908) 상에 고정시켰다. 진공 적층기 내의 공기를 130℃에서 1분 동안 배기시켰다. 배기 공정 후, 투명 시트 (902)를 5분 동안 분위기에서 적층기에 의해서 프레싱하여 광학 조립체 (900)를 수득하였다.
실시예 17
도 10은 광학 조립체 (1000)의 예이다. 실시예 8의 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하여 투명 시트 (1002)를 수득하였다. 50 중량%의 YAG 황색 인광체 (NYAG4454, 인터매틱스에서 제조)를 실시예 8의 규소 조성물 중에 혼합하여 인광체 층 (1004)을 갖는 실리콘 조성물을 제조하였다. 인광체를 갖는 실리콘 조성물을 120℃에서 15분 동안 60 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 인광체 층 (1004)을 1 mm 두께의 투명 시트 (1002) 상에 적층하여 캡슐화재 (1006)를 제조하였다. 광학 장치 (1008)를 기판 (1012) 상에서 전극 (1010)에 와이어 결합시키고, 진공 적층기에 고정시켰다. 진공 적층기 내의 공기를 130℃에서 1분 동안 배기시켰다. 배기 공정 후, 캡슐화재 (1006)를 5분 동안 분위기에서 적층기에 의해서 프레싱하여 광학 조립체 (1000)를 수득하였다.
실시예 18
유리 반응기에 메탄올 118 g, 진한 수성 수산화암모늄 32 g 및 다이메틸-다이메톡시실란 41 g을 넣었다. 이들 성분을 예컨대 전자기 교반에 의해서, 실질적으로 균일한 혼합물이 생성될 때까지 교반하였다. 혼합물을 격렬하게 교반하면서, 메틸-오르토실리케이트 96 g을 첨가하였다. 대략 10 초 후에, 반응 생성물이 겔 유사 물질로 변할 때, 교반을 중단하고, 수득된 생성물을 폐쇄된 저온 환경에서 1주일 동안 방치하였고, 이 때 습식 방법 소수성화된 보강 실리카의 분산액이 수득되었다. 메탄올 및 기체 암모니아를 실리카 분산액으로부터 제거하였다. 습식 방법 소수성화된 보강 실리카의 BET 표면적을 측정하였고, 측정 결과는 수득된 습식 방법 소수성화된 보강 실리카가 비표면적이 620 m2/g임을 나타내었다.
실시예 19
소수성화제를 일본 특허 공보 (Kokoku) 제61-56255호에 기재된 방법에 의해서 제조하였다. 옥타메틸 사이클로테트라실록산 277 g, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐실록스 4.6 g, 메틸트라이메톡시실란 517 g, 및 촉매로서의 수산화칼륨 0.43 g을 사용하여 반응을 2시간 동안 105℃에서 수행하였다. 그 결과, 개환 재배열된 유기폴리실록산으로 구성된 소수성화제를 제조하였다. 수산화칼륨을 탄소 기체로 중화시켰다. 수득된 폴리실록산의 분석은 생성물이 0.7 몰%의 메틸 비닐 실록시 기를 갖는 선형 유기폴리실록산으로 구성되었다는 것을 나타내었다. 이어서, 수득된 소수성화제를 사용하여 하기와 같이 습식 방법 소수성화된 보강 실리카를 합성하였다. 유리 반응기에 메탄올 118 g, 진한 수성 수산화암모늄 32 g 및 상기에서 수득된 소수성화제 39 g를 넣었다. 이들 성분을 예컨대 전자기 교반에 의해서, 실질적으로 균일한 혼합물이 나타날 때까지 교반하였다. 혼합물을 격렬하게 교반하면서, 메틸-오르토실리케이트 96 g을 첨가하였다. 대략 10 초 후에, 반응 생성물이 겔 유사 물질로 변할 때, 교반을 중단하고, 수득된 생성물을 폐쇄된 저온 환경에서 1주일 동안 방치하여 에이징하였고, 이 때 습식 메탄올 소수성화된 보강 실리카의 분산액이 수득되었다. 메탄올 및 기체 암모니아를 실리카 분산액으로부터 제거하였다. 습식 방법 소수성화된 보강 실리카의 BET 표면적을 측정하였고, 측정 결과는 수득된 습식 방법 소수성화된 보강 실리카가 비표면적이 540 m2/g임을 나타내었다.
실시예 20
먼저, 실시예 19에서 수득된 습식 방법 소수성화된 보강 실리카 분산액 (중량의 25%를 차지하는 실리카를 가짐) 300 부, 및 메틸비닐실록산 및 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 분자 쇄 말단을 갖는 다이메틸실록산으로부터 수득된 공중합체 고무 (여기서 다이메틸실록산 단위는 99.63 몰%를 차지하고, 메틸비닐실록산 단위는 0.37 몰%를 차지함) (중합도 3,000) 100 부를 혼련기-혼합기에 넣고, 혼합하였다. 90℃로 가열하여 용매를 제거하였다. 휘발성 성분을 완전히 제거한 후, 실리콘 고무 베이스(base)를 수득하였다. 이어서, 수득된 실리콘 고무 베이스 100 부를 하기 성분과 조합하였다: 25℃에서 7 ㎟/s의 점도를 갖는 메틸하이드로실록산 및 다이메틸실록산의 공중합체 (25℃에서 7 ㎟/s의 점도를 갖는 트라이메틸실록시 기로 블로킹된 분자 말단) (여기서 규소-결합된 수소 원자는 1.52 중량%임) 1.5 부; 백금 금속 촉매의 함량을 10 ppm에 동일하게 하는 양의 클로로백금산과 테트라메틸다이비닐실록산의 착물; 메틸-트리스(메틸아이소부티녹시)실란 100 ppm; γ-메타크릴옥시프로필 트라이메톡시 실란 0.5 부, γ-글리시독시프로필-트라이메톡시실란 0.5 부; 글리세린 모노아릴 에테르 0.4 부. 그 결과, 투명한 실리콘 고무 조성물을 제조하였다. 수득된 실리콘 고무 조성물을 적색 아조 안료 (자일릴-아조자일릴덴-2-나프톨) 0.03 부와 조합하여 적색의 실리콘 고무 조성물을 제조하였다. 비경화된 상태의 이러한 실리콘 고무 조성물의 인장 강도를 측정하였고, 2.6 ㎏/㎠의 크기인 것을 나타내었다. 수득된 실리콘 고무 조성물을 적절한 압출기 노즐을 통해서 막 유사 생성물로 압출하였고, 그 때 1.0 mm 두께 및 5 cm 폭의 실리콘 고무 막이 생성되었다.
실시예 21
도 7의 광학 조립체 (700)를 참고하면, 실시예에서, 인광체 함유 층 (710)은, 300 μm 두께로 프레싱된 실시예 21의 규소 고무 조성물로부터 제조된 압출된 실리콘 고무 층이거나, 또는 그것으로 대체되어 제2 투명 층 (710)을 제조할 수 있다. 제2 투명 층 (710)의 굴절률은 25℃에서 1.41이었다. 제2 투명 층 (710)을 제1 투명 층 (708) 상에 적층하였다. 실시예에서, 실시예 8의 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이로 고온 프레스에 의해서 가열하여 제1 투명 층 (708)을 제조하였다. 제1 투명 시트 (708)의 굴절률은 25℃에서 1.55였다. 광학 장치 (702)를 기판 (706) 상에서 전극 (704)에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 제1 투명 시트 (708)가 광학 장치 (702)의 광학 표면 (712)에 근접하도록, 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하였다. 압축 성형 후, 광학 조립체 (700)가 제조되었다.
실시예 22
도 6의 광학 조립체 (600)를 참고하면, 실시예에서, 인광체 함유 층 (612)은 실시예 21의 규소 고무 조성물로부터 제조된 압출된 실리콘 고무 시트를 포함하거나 또는 그것으로 대체된다. 실시예에서, 압출된 실리콘 고무 시트를 300 μm 두께로 프레싱하여 제1 투명 층 (612)을 제조하였다. 제1 투명 층 (612)을 150℃에서 1시간 동안 경화시킨 후, 25℃에서 A70을 나타내는 유형-A 경도 실리콘 시트를 생성하였다. 고화된 실리콘 제1 투명 층 (612)을 제2 투명 층 (610) 상에 적층하였다. 실시예 8의 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이로 고온 프레스에 의해서 가열하여 제2 투명 층 (610)을 제조하였다. 150℃에서 1시간 동안의 경화 후 제2 투명 층 (610)의 쇼어 D 경도는 25℃에서 쇼어-D74였다. 광학 장치 (602)를 기판 (604) 상에서 전극 (606)에 와이어 결합시켰다. 기판 (604)을 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 제1 투명 시트 (612)가 광학 장치 (602)의 광학 표면 (608)에 근접하도록, 다층 시트를 장비에 고정시켰다. 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하였다. 압축 성형 후, 투명한 돔 형상의 캡슐화재를 갖는 광학 조립체 (600)가 수득되었다.
실시예 23
도 11A 및 11B는 다층 조성물 (1100)과 광학 장치 (1102)를 기판 (1104) 상에서 합체하여 광학 조립체 (1106)를 형성하는 것을 보여준다. 실시예에서 실시예 8의 다층 실리콘 조성물인 다층 조성물 (1100)을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 20 중량%의 TiO2 입자 및 50 중량%의 분쇄 실리카를 실리콘 조성물 중에 혼합하여 백색 실리콘 조성물 (1108)을 제조하였다. TiO2를 갖는 백색 실리콘 조성물 (1108)을 120℃에서 15분 동안 60 μm 깊이의 주형을 사용하여 고온 프레스에 의해서 가열하였다. 구멍 패턴 (1110)을 백색 실리콘 조성물 (1108)에서 펀칭하였다. 구멍 패턴 (1110)을 갖는 백색 실리콘 조성물 (11108)을 실시예 8의 실리콘 조성물을 110℃에서 15분 동안 1 mm 깊이로 고온 프레스에 의해서 가열함으로써 제조된 1 mm 두께의 B-스테이지 투명 시트 (1112) 상에 적층하여 다층 조성물 (1100)을 제조하였다. 광학 장치 (1102)를 기판 (1104) 상에서 전극 (1114)에 와이어 결합시키고, 돔 형상의 캐비티를 갖는 압축 성형 장비에 고정시켰다. 백색 실리콘 조성물 (1108)이 광학 장치 (1102)의 광학 표면 (1116)에 근접하도록, 다층 시트 (1100)를 장비에 고정시켰다. 압축 성형을 130℃에서 5분 동안 수행하였다. 압축 성형 후, 투명한 돔 형상의 캡슐화재를 갖는 광학 조립체 (1106)가 수득되었다.
상기에 기재된 값들 중 하나 이상은, 차이가 본 발명의 범주 내에 남아 있기만 하다면 ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25% 등 만큼 다를 수 있다. 예상하지 못한 결과들이 마쿠쉬(Markush) 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 구성원과 관계 없이 얻어질 수 있다. 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합으로 필요하게 될 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시양태들에 대한 적절한 지지를 제공한다. 독립항과 종속항 - 단일 종속항 및 다중 종속항 둘 모두 - 의 모든 조합의 청구 요지가 본 명세서에서 명백하게 고려된다. 본 개시 내용은 제한하기보다는 설명의 단어들을 포함하는 예시적인 것이다. 교시에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하며, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 설명된 것 이외의 다른 방법으로 실시될 수 있다.
이 문서에서, 단수형("a," "an" 또는 "the") 용어는 그 문맥이 달리 명확하게 기술하지 않는다면 하나 또는 하나 초과를 포함하도록 사용된다. 용어 "또는"은 달리 지시되지 않으면 비배타적인 "또는"을 지칭하도록 사용된다. 게다가, 본 명세서에서 이용되는 어법 또는 전문 용어는 달리 정의되지 않을 경우 단지 설명 목적이며, 한정하는 것은 아니다. 임의의 섹션 표제 이용은 본 문서의 해독을 돕고자 하는 것이며, 한정하는 것으로 해석되어서는 안되고; 섹션 표제에 관련된 정보는 그 특정한 섹션 내에 또는 그 바깥에 나타날 수 있다. 더욱이, 이 문서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 문헌은, 마치 개별적으로 참고로 포함되는 것처럼 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 이 문서와 참고로 그와 같이 포함된 문서들 사이의 일관성 없는 용법의 경우에는, 포함된 참고 문헌에서의 용법이 이 문헌의 것에 대하여 보충적인 것으로 간주되어야 하며; 양립될 수 없는 불일치의 경우, 이 문헌에서의 용법이 지배한다.
용어 "실질적으로"는 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99% 이상, 또는 약 99.999% 이상 또는 그 초과와 같은, 대다수 또는 대부분을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 용어 "실질적으로"는 "완전히" 또는 "전부"를 포함할 수 있다.
본 발명은 하기 예시적인 실시양태를 제공하며, 그의 번호 순서는 중요도의 수준을 지정하는 것으로서 해석되어서는 안된다:
실시양태 1은:
광학 표면을 포함하는 광학 장치; 및
광학 표면을 실질적으로 또는 전부 피복하는 미리 형성된 캡슐화재 막을 포함하는 광학 조립체에 관한 것으로서, 캡슐화재는
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층의 제1 주표면은 제1 층의 제1 주표면과 접촉한다.
실시양태 2는 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물 중 적어도 하나가 반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물인 실시양태 1의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 3은 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물 중 적어도 하나가 비-반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물인 실시양태 1의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 4는 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물 중 적어도 하나가 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이유기실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 실시양태 1 내지 3의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 5는 수지-선형 조성물이 상 분리된, 수지-풍부 상 및 상 분리된, 선형-풍부 상을 포함하는 실시양태 4의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 6은 제1 층이 제2 층의 재료 특성과 상이한 재료 특성을 갖는 실시양태 1 내지 5의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 7은 제1 층 및 제2 층의 재료 특성이 모듈러스, 경도, 굴절률, 광 투과율 또는 열 전도성으로 구성된 군으로부터 선택되는 실시양태 6의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 8은 제1 층 및 제2 층 중 적어도 하나가 쇼어 A 경도 구배를 갖고, 쇼어 A 경도 구배는 제1 층의 제1 주표면으로부터 제2 주표면으로, 또는 제2 층의 제1 주표면으로부터 제2 주표면으로 존재하는 실시양태 1 내지 7의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 9는 제1 층 및 제2 층 중 적어도 하나가 패턴을 포함하는 실시양태 1 내지 8의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 10은 제2 층의 제2 주표면이 환경 조건에 노출되고, 제2 층의 제2 주표면이 거친 표면을 포함하는 실시양태 1 내지 9의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 11은 제2 층의 제2 주표면이 환경 조건에 노출되고, 제2 층의 제2 주표면이 먼지를 실질적으로 또는 전부 퇴치하는 실시양태 1 내지 10의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 12는 제1 층 및 제2 층 중 적어도 하나가 굴절률 구배를 포함하고, 굴절률 구배는 제1 층의 제1 주표면으로부터 제2 주표면으로, 또는 제2 층의 제1 주표면으로부터 제2 주표면으로 존재하는 실시양태 1 내지 11의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 13은 캡슐화재의 두께가 약 0.5 μm 내지 약 5000 μm인 실시양태 1 내지 12의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 14는 제1 층 및 제2 층 중 적어도 하나가 경화된 실시양태 1 내지 13의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 15는 타이 층을 포함하는 실시양태 1 내지 14의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 16은 타이 층이 수지를 포함하는 실시양태 15의 광학 조립체에 관한 것이다.
실시양태 17은:
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층의 제1 주표면은 제1 층의 제1 주표면과 접촉하는, 미리 형성된 캡슐화재 막에 관한 것이다.
실시양태 18은:
광학 장치의 광학 표면을 미리 형성된 캡슐화재 막으로 피복하는 단계를 포함하는 광학 조립체의 제조 방법에 관한 것으로서,
미리 형성된 캡슐화재 막은
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층의 제1 주표면은 제1 층의 제1 주표면과 접촉한다.
실시양태 19는 피복 단계 전에 미리 형성된 캡슐화재 막을 미리 형성하는 단계를 추가로 포함하는 실시양태 18의 방법에 관한 것이다.
실시양태 20은 미리 형성된 캡슐화재 막을 압축 성형하거나 또는 적층하는 단계를 추가로 포함하는 실시양태 18 내지 19의 방법에 관한 것이다.
실시양태 21은 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나가 1종 이상의 인광체를 포함하는 실시양태 18 내지 20의 방법에 관한 것이다.
실시양태 22는 인광체가 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나에서 패턴을 형성하는 실시양태 21의 방법에 관한 것이다.
실시양태 23은 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나를 경화시키는 단계를 추가로 포함하고, 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나는 제1 층 또는 제2 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 속도와 동일하거나 또는 상이한 경화 속도를 갖는 실시양태 18 내지 22의 방법에 관한 것이다.
실시양태 24는 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나를 경화시키는 단계를 추가로 포함하고, 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나는 제1 층 또는 제2 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 메커니즘과 동일하거나 또는 상이한 경화 메커니즘을 갖는 실시양태 18 내지 23의 방법에 관한 것이다.
실시양태 25는 경화 메커니즘이 고온 용융 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화, 축합 경화, 퍼옥사이드 경화 또는 클릭 화학-기재 경화 메커니즘을 포함하는 실시양태 24의 방법에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 광학 표면을 포함하는 광학 장치; 및
    상기 광학 표면을 실질적으로 또는 전부 피복하는 미리 형성된 캡슐화재 막(pre-formed encapsulant film)을 포함하는 광학 조립체(optical assembly)로서, 상기 캡슐화재는
    제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
    제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 상기 제1 주표면은 상기 제1 층의 상기 제1 주표면과 접촉하는, 광학 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 상기 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물 중 적어도 하나가 반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물 또는 비-반응성 실리콘 함유 고온 용융 조성물인 광학 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물 및 상기 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물 중 적어도 하나가 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트(sealant) 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이유기실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 광학 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 중 적어도 하나가 쇼어 A 경도 구배(Shore A hardness gradient)를 갖고, 쇼어 A 경도 구배는 상기 제1 층의 상기 제1 주표면으로부터 상기 제2 주표면으로, 또는 상기 제2 층의 상기 제1 주표면으로부터 상기 제2 주표면으로 존재하는 광학 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캡슐화재의 두께가 약 0.5 μm 내지 약 5000 μm인 광학 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 중 적어도 하나가 경화된 광학 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 타이 층(tie layer)을 추가로 포함하는 광학 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 타이 층이 수지를 포함하는 광학 조립체.
  9. 제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
    제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 상기 제1 주표면은 상기 제1 층의 상기 제1 주표면과 접촉하는, 미리 형성된 캡슐화재 막.
  10. 광학 장치의 광학 표면을 미리 형성된 캡슐화재 막으로 피복하는 단계를 포함하는 광학 조립체의 제조 방법으로서,
    상기 미리 형성된 캡슐화재 막은
    제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제1 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제1 층; 및
    제1 주표면 및 제2 주표면을 갖고, 제2 실리콘 함유 고온 용융 조성물을 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 상기 제1 주표면은 상기 제1 층의 상기 제1 주표면과 접촉하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 피복 단계 이전에 상기 미리 형성된 캡슐화재 막을 미리 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 미리 형성된 캡슐화재 막을 압축 성형하거나 적층(laminating)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 층 또는 상기 제2 층 중 적어도 하나가 1종 이상의 인광체(phosphor)를 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 층 또는 상기 제2 층 중 적어도 하나를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법으로서, 상기 제1 층 또는 상기 제2 층 중 적어도 하나는 상기 제1 층 또는 상기 제2 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 속도와 동일하거나 또는 상이한 경화 속도를 갖거나; 상기 제1 층 또는 상기 제2 층 중 적어도 하나는 상기 제1 층 또는 상기 제2 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 메커니즘과 동일하거나 또는 상이한 경화 메커니즘을 갖는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 경화 메커니즘이 고온 용융 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화, 축합 경화, 퍼옥사이드 경화 또는 클릭(click) 화학-기재 경화 메커니즘을 포함하는 방법.
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