KR102063029B1 - 광 가이드 및 관련된 광 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

광 가이드는 전달률이 90%를 초과하며, 굴절률이 1.4를 초과하고, 헤이즈 퍼센트가 10 미만이다. 광 가이드는 또한 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상인 유기실록산 블록 공중합체를 포함한다. 상기 유기실록산 블록 공중합체는 선형 블록 당 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 각각 평균 10 내지 400개 갖는 선형 블록으로 배열되는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 90 몰%, 각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열되는 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 60 몰%, 및 실란올기 [≡SiOH] 0.5 내지 25 몰%를 포함한다. R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 또한, 상기 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합하여 나노-도메인으로 응집된다.

Description

광 가이드 및 관련된 광 어셈블리{LIGHT GUIDE AND ASSOCIATED LIGHT ASSEMBLIES}
본 개시내용은 일반적으로 광원으로부터 떨어져 있는 포인트로 광을 운반하기 위한 광 가이드(light guide)에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2012년 3월 20일자로 출원된 미국 가출원특허 제 61/613,118호에 대하여 우선권을 주장하며, 이의 전문은 본 명세서에 전문 기재되는 바와 같이 참고로 포함된다.
광 가이드는 조명, 역광조명(backlighting), 사이니지(signage) 및 디스플레이 목적을 포함한 다양한 기능으로 이용된다. 광 가이드는 예로서 폴리(메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은, 사출성형되거나 절삭된 투명한 플라스틱 성분으로부터 수많은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 이때 광원, 예로서 형광 램프 또는 발광 다이오드가 기계적 부착법과 같은 방법에 의해 통합된다. 광원으로부터 방출된 광은 내부 반사에 의해 광 가이드를 통하여 안내된다. 다양한 예에서, 내부 반사는 전반사(total internal reflection)이다.
광원과 광 가이드의 커플링이 좋으면 좋을수록, 일반적으로 광원으로부터 광 가이드의 반대쪽 말단으로의 광투과율이 더 좋아진다. 일부 적용예에서는, 성능을 증가시키기 위하여 광을 광 가이드의 면으로 방출시킨다. 다른 적용예에서는, 광 가이드의 길이를 최소화시켜 성능을 증가시킨다. 그러나, 광 가이드의 길이를 최소화하면 예를 들어, 광원 근처에 암점(dark spot) 및/또는 더 강한 광 영역이 생성됨으로써 광 균일성(light uniformity)을 또한 훼손시킬 수 있다.
광을 생산하는 것 외에, 광원은 열도 생산한다. 이런 이유로, 수많은 광 가이드가 내열성으로 디자인된다. 그러나, 그렇게 하는데 있어서, 그러한 광 가이드는 때로는 벌키(bulky)하고 무거워지며, 이에 따라 생산 및 제조 단가가 상승하게 된다. 또한, 광 가이드의 벌크성은 광학적 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 또한 PMMA는 가열/노화 후 물리적으로 분해되는 경향이 있다. 따라서, 개선된 광 가이드를 개발할 기회가 되었다.
본 개시내용은 최소의 흡수 손실로, 광원으로부터 떨어져 있는 포인트로 광을 운반하기 위한 광 가이드를 제공한다. 광 가이드는 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 90%를 초과하며, 굴절률이 1.4를 초과하고, 헤이즈(haze) 퍼센트가 10 미만이다. 광 가이드는 또한 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상인 유기실록산 블록 공중합체를 포함한다. 상기 유기실록산 블록 공중합체는 선형 블록 당 각각 평균 10 내지 400개의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]를 갖는 선형 블록으로 배열되어 있는, 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 40 내지 90 몰% 포함한다. 상기 유기실록산 블록 공중합체는 또한 각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열된 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위를 10 내지 60 몰% 포함한다. 또한, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 실란올기 [≡SiOH]을 0.5 내지 25 몰% 포함한다. 이들 화학식에서, R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 또한, 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합되어 나노-도메인으로 응집된다. 추가로, 각각의 선형 블록은 1개 이상의 비-선형 블록에 연결된다. 본 개시내용은 또한 광원과 광원 위에 배치되어 있는 광 가이드를 포함하는 물품을 제공한다. 본 개시내용의 광 가이드는 두께 조절을 개선하였으며 광원으로부터 떨어져 있는 포인트로 최소의 흡수 손실로 광을 운반할 수 있다. 또한, 광 가이드는 효율적이고 비용 효과적으로 형성될 수 있다. 추가로, 광 가이드는 헤이즈가 낮으며 가열 노화 후의 열안정성과 물리적 특성이 탁월하다.
실시양태 1은 하기를 포함하는 광 어셈블리에 관한 것이다:
광원; 및
유기실록산 블록 공중합체를 포함하며 광원으로부터 광을 수용하기위한 구조를 갖는 제1 표면과 광 가이드의 길이를 따라 전달된 광을 방출시키기위한 구조를 갖는 제2 표면을 갖는 광 가이드
(여기서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이며,
선형 블록 당 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 각각 평균 10 내지 400개 갖는 선형 블록으로 배열되어 있는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 40 내지 90 몰%;
각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열된 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위를 10 내지 60 몰%; 및
실란올기 [≡SiOH]을 0.5 내지 25 몰% 포함하며,
이때, 각각의 R1은 각 경우에 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 각각의 R2는 각 경우에 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이며,
여기서 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합되어 나노-도메인으로 응집되고,
여기서 각각의 선형 블록은 1개 이상의 비-선형 블록에 가교결합된다).
실시양태 2는 제1 표면이 광원을 적어도 부분적으로 허용하도록 하는 구조를 갖는 압입자국(indentation)을 형성하는, 실시양태 1의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 3은 광원이 제1 표면과 물리적으로 접촉하는, 실시양태 1 또는 2의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 4는 광 가이드가 불규칙한 3차원 형상으로 형성되는, 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 5는 상기 불규칙한 3차원 형상이 벤드(bend)를 포함하는, 실시양태 4의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 6은 상기 불규칙한 3차원 형상이 프리즘(prism)을 포함하는, 실시양태 4 또는 5의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 7은 상기 불규칙한 3차원 형상이 ?지(wedge)를 포함하는, 실시양태 4 내지 6 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 8은 상기 불규칙한 3차원 형상이 상기 제1 표면에 밀접하고 있는 제1 단면과 상기 제2 표면에 밀접하고 있는 제2 단면을 포함하며, 상기 제1 단면과 상기 제1 단면은 상이한 것인, 실시양태 4 내지 7 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 9는 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 중 적어도 하나가 원형 및 직사각형 중 적어도 하나인, 실시양태 8의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 10은 상기 광 가이드가 광을 수용하기 위한 구조를 갖는 다수의 제1 표면을 포함하는, 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 11은 다수의 광원을 추가로 포함하는, 실시양태 10의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 12는 상기 다수의 광원 각각이 상기 제1 표면 중 하나와 관련되어 있는, 실시양태 11의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 13은 수용된 광을 적어도 부분적으로, 상기 제1 표면에 의해 방출하기위한 구조를 갖는, 다수의 광원을 추가로 포함하는, 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 14는 광 가이드의 길이를 따라 전달되는 광을 방출하기 위한 구조를 갖는 다수의 제2 표면을 추가로 포함하는, 실시양태 1 내지13 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 15는 상기 제2 표면이 확산형 출구(diffused exit)인, 실시양태 1 내지 14 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 16은 상기 확산형 출구가 에칭 공법에 의해 형성되는, 실시양태 15의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 17은 상기 광 가이드가 공기 대기에서 250℃에 700분에 걸친 노출시 전체 중량 손실이 5 중량% 미만일 정도의 열안정성을 갖는, 실시양태 1 내지 15 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 18은 광 가이드가 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 약 95%를 초과하고, 굴절률이 약 1.4를 초과하며, 헤이즈 퍼센트가 약 10 미만인, 실시양태 1 내지 17 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 19는 상기 광원이 발광기(light emitter)와 보호용 부재(protective member)를 포함하는, 실시양태 1 내지 18 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 20은 상기 보호용 부재가 블록 공중합체로 이루어진, 실시양태 19의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 21은, 광을 수용하기 위한 구조로 된 제1 표면과 광 가이드의 길이를 따라 전달된 광을 방출시키기 위한 구조로 된 제2 표면을 갖는 불규칙한 3차원 형상으로 형성되는 유기실록산 블록 공중합체를 포함하고, 상기 블록 공중합체의 열안정성은 공기 대기에서 250℃에 700분에 걸치 노출시 전체 중량 손실이 5 중량% 미만일 정도이며, 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 약 95%를 초과하고, 굴절률이 약 1.4를 초과하며, 헤이즈 퍼센트가 약 10 미만이고;
여기서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이며,
선형 블록 당 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 각각 평균 10 내지 400개 갖는 선형 블록으로 배열되어 있는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시를 단위 40 내지 90 몰%;
각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열된 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위를 10 내지 60 몰%; 및
실란올기 [≡SiOH]을 0.5 내지 25 몰% 포함하며,
이때, 각각의 R1은 각 경우에 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 각각의 R2는 각 경우에 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이며,
여기서 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합되어 나노-도메인으로 응집되고,
각각의 선형 블록은 1개 이상의 비-선형 블록과 연결되는, 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 22는 상기 불규칙한 3차원 형상이 벤드를 포함하는, 실시양태 21의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 23은 상기 불규칙한 3차원 형상이 프리즘을 포함하는, 실시양태 21 또는 22의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 24는 상기 불규칙한 3차원 형상이 ?지를 포함하는 것인 실시양태 21 내지 23 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 25는 상기 불규칙한 3차원 형상이 상기 제1 표면에 밀접하고 있는 제1 단면과 상기 제2 표면에 밀접하고 있는 제2 단면을 포함하며, 상기 제1 단면과 상기 제1 단면은 상이한, 실시양태 21 내지 24 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 26은 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 중 적어도 하나가 원형 단면 및 직사각형 단면 중 적어도 하나인, 실시양태 25의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 27은 상기 광 가이드가 광을 수용하기 위한 구조를 갖는 다수의 제1 표면을 포함하는, 실시양태 21 내지 26 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 28은 다수의 광원을 추가로 포함하는, 실시양태 27의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 29는 상기 다수의 광원 각각이 상기 제1 표면 중 하나와 관련되어 있는 것인, 실시양태 28의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 30은 수용된 광을 적어도 부분적으로, 상기 제1 표면에 의해 방출하기 위한 구조를 갖는, 다수의 광원을 추가로 포함하는, 실시양태 21 내지 29 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 31은 광 가이드의 길이를 따라 전달되는 광을 방출하기 위한 구조를 갖는 제2 표면을 다수 추가로 포함하는, 실시양태 21 내지 30 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 32는 상기 제2 표면이 확산형 출구인, 실시양태 21 내지 31 중 어느 하나의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 33은 상기 확산형 출구가 에칭 공법에 의해 형성되는, 실시양태 32의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 34는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위와 트라이실록시 단위의 구배를 포함하는, 실시양태 21의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 35는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위, 트라이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는, 실시양태 21의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 36은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 트라이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는, 실시양태 21의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 37은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는, 실시양태 21의 광 어셈블리에 관한 것이다.
실시양태 38은 상기 다이실록시 단위가 화학식 [(CH3)(C6H5)SiO2/2]를 갖는, 실시양태 34 내지 37 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 39는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위를 30 중량% 이상 포함하는, 실시양태 34 내지 37 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 40은, R2가 페닐인, 실시양태 34 내지 39 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 41은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 ASTM D412에 따라서 각각 독립적으로 측정된, 1.0 MPa 초과의 인장강도와 20% 초과의 파단 신율%을 갖는, 실시양태 21 내지 40 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 42는, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 25℃ 내지 200℃의 용융 유동 온도를 갖는, 실시양태 21 내지 41 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 43은 상기 유기실록산 블록 공중합체가:
0.01 MPa 내지 500 MPa의 25℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 0.001 MPa 내지 250 MPa의 25℃에서의 손실 모듈러스 (G'');
10 Pa 내지 500,000 Pa의 120℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 10 Pa 내지 500,000 Pa의 120℃에서의 손실 모듈러스 (G''); 또는
10 Pa 내지 100,000 Pa의 200℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 5 Pa 내지 80,000 Pa의 200℃에서의 손실 모듈러스를 갖는, 실시양태 21 내지 42 중 어느 하나의 광 가이드에 관한 것이다.
실시양태 44는 광원과 상기 광원 위에 배치되어 있는 광 가이드를 포함하는 물품에 관한 것으로, 상기 광 가이드는 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 90%를 초과하며, 굴절률이 1.4를 초과하고, 헤이즈 퍼센트가 10 미만이며, 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상인 유기실록산 블록 공중합체를 포함하고,
선형 블록 당 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 평균 10 내지 400개 갖는 선형 블록으로 배열되어 있는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 40 내지 90 몰%;
각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열된 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위를 10 내지 60 몰%; 및
실란올기 [≡SiOH]을 0.5 내지 25 몰% 포함하며,
여기서 R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이며,
여기서 상기 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합하여 나노-도메인으로 응집되며,
각각의 선형 블록은 1개 이상의 비-선형 블록에 연결된다.
실시양태 45는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위와 트라이실록시 단위의 구배를 포함하는, 실시양태 44의 물품에 관한 것이다.
실시양태 46은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위, 트라이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는, 실시양태 44의 물품에 관한 것이다.
실시양태 47은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 트라이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는 것인 실시양태 44의 물품에 관한 것이다.
실시양태 48은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위와 실란올기의 구배를 포함하는 것인 실시양태 44의 물품에 관한 것이다.
실시양태 49는 상기 다이실록시 단위가 화학식 [(CH3)(C6H5)SiO2/2]를 갖는 것인, 실시양태 44 내지 48 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
실시양태 50은 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위를 30 중량% 이상 포함하는, 실시양태 44 내지 48 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
실시양태 51은, R2가 페닐인, 실시양태 44 내지 48 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
실시양태 52는 실시양태 1 내지 20 중 어느 하나의 광 어셈블리를 제조하는 방법에 관한 것이다.
실시양태 53은 실시양태 21 내지 51 중 어느 하나의 광 가이드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
첨부 도면과 관련하여 기술될 때 하기의 상세한 설명을 참고하여 더 잘 이해되는 바와 같이, 본 발명의 다른 이점들이 인식될 것이다:
<도 1a>
도 1a는 광원으로부터 손실되는 플럭스의 도면이다.
<도 1b>
도 1b는 렌즈를 통하여 광 가이드쪽으로 광을 발생시키는 LED 램프의 개략도이다.
<도 2>
도 2는 광 가이드 내에 배치되어 있는 광원을 포함하는 광 어셈블리의 개략도이다.
<도 3>
도 3은 광 가이드의 투시도이다.
<도 4>
도 4는 실질적으로 매끄럽고 평평한 표면을 갖는 근단부(proximal end)를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 5>
도 5는 매끄러운 오목 단부(concave end)를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 6>
도 6은 오목 단부를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 7>
도 7은 광원 위에 위치하는, 매끄럽고 평평한 입구 단부(entrance end)를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 8>
도 8은 광 가이드의 개략도이다.
<도 9>
도 9는 벤드를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 10>
도 10은 45도 프리즘 반사기를 포함하는 광 가이드의 개략도이다.
<도 11a-b>
도 11a-b는 ?지-평면형 광 가이드의 개략도이다.
<도 12>
도 12는 반사투과형 액정 디스플레이(LCD)의 투시도이다.
<도 13>
도 13은 직각 평면형 ?지 광 가이드의 투시도이다.
<도 14>
도 14는 직각 평면형 ?지 광 가이드의 측면도이다.
<도 15>
도 15는 직각 평면형 광 가이드에 배치되어 있는 광원의 개략도이다.
<도 16a-16c>
도 16a-16c는 3종의 다양한 불규칙한 형상을 갖는 광 가이드의 투시도이다.
<도 17a 및 17b>
도 17a 및 17b는 2종의 다양한 불규칙한 형상을 갖는 광 가이드의 투시도이다.
<도 18a 및 18b>
도 18a 및 18b는 각각, 사문형(serpentine), 직사각형 광 가이드의 투시도와 개략도이다.
<도 19>
도 19는 광 가이드 4개의 배열의 투시도이다.
<도 20>
도 20은 4개의 사문형 서브-부재의 배열의 투시도이다.
<도 21a 및 21b>
도 21a 및 21b는 2종의 광 가이드 예를 통한 광 통과의 개략도이다.
<도 22a 및 22b>
도 22a 및 22b는 광 가이드로부터 드러나는 광대역 및 협대역 방사 패턴의 개략도이다.
광원:
본 명세서에 기재되는 광원은 특별하게 제한되지 않으며 고체 상태 광, 발광 다이오드(LED), 형광, 백열광, 할로겐광 등으로 추가로 정의될 수 있는 발광 부재를 포함할 수 있거나 이들일 수 있다. LED는 특별하게 제한되지 않으며 반도체 LED, 유기 LED, 중합체 LED, 양자점 LED, 적외선 LED, 가시광선 LED (착색광 및 백색광을 포함), 자외선 LED, 및 이들의 조합 중 1종 이상으로 추가로 기재될 수 있다. 추가로, LED와 다양한 축을 따라 발광시키는 기타 고체 상태 광, 즉, 측면으로 또는 수직으로 발광시키는 광원. 예를 들어, Z-축상에서 광을 발광시키는 표면 발광 레이져(SEL)가 포함될 수 있다. 광원은 또한 LED와 같은 고체 상태 광과 전형적으로 관련있는 것으로 당해 분야에 알려져 있는 부품 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 드라이버(driver), 광학(optic), 히트 싱크(heat sink), 하우징(housing), 렌즈(lens), 파워 서플라이(power supply), 고정구(fixture), 와이어(wire), 전극, 회로 등 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시되어 있는 광원은 환경 조건에 대해 발광 부재를 절연시키거나 달리 보호하고, 특정의 실시예에서, 광원으로부터 전체로서 광의 발광을 조절하기 위한 구조를 갖는 보호용 부재를 다양하게 포함할 수 있다. 상기 보호용 부재는 유리관과 같은 구조 또는 형광, 백열광, 할로겐광 및 특정의 LED와 기타 고체 상태 광으로 잘 알려져 있는 다른 유리 구조일 수 있다. 달리, 상기 보호용 부재는 고체 상태 광을 캡슐화하기 위한 구조를 갖는 봉지재(encapsulant)일 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 봉지재는 본 명세서에 개시되어 있는 유기실록산 블록 공중합체와 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 다른 보호용 부재도 고려된다. 그러나, 보호용 부재를 포함하는 모든 경우의 광원에서, 상기 보호용 부재는 광원의 통합형 부품(integral component)으로 구조적 및 기계적으로 광 가이드와 분리되고 구별되는 것으로 이해될 수 있다. 상기 보호용 부재가 본 명세서에 개시되어 있는 유기실록산 블록 공중합체로 제조되는, 다양한 실시예에서, 상기 보호용 부재는 대략 1 또는 약간 더 큰 밀리미터 두께 내지 대략 1 센티미터 두께일 수 있다. 광을 측면으로 방출시키는 광원은 봉지재를 필요로 하지 않을 수 있거나 봉지재 대신 비교적 얇은 형광체 층을 이용할 수 있다.
광 가이드:
본 명세서에 기재되어 있는 광 가이드는 본 명세서에 개시되어 있는 유기실록산 블록 공중합체로부터 제조될 수 있거나 달리 이를 포함할 수 있다. 그러한 블록 공중합체는 생성된 광 가이드가 열적 분해를 경험하지 않고 다양한 광원에 상대적으로 근접하여 또는 직접 접촉하여 존재하도록 하는 열안정성을 가질 수 있다. 그 결과, 본 명세서에 개시되어 있는 광 가이드는 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 약 95%를 초과하고, 굴절률이 약 1.4를 초과하며, 헤이즈 퍼센트가 10 미만일 수 있으며, 광원이 광 가이드와 근접하여 또는 직접 접촉하는 경우라도 시간이 경과됨에 따라 이러한 특성들을 유지할 수 있다. 본 명세서에 개시되어 있는 광 가이드가 그러한 블록 공중합체로부터 제조되거나 달리 이들을 포함할 수 있지만, 상기 광 가이드는 적합한 광 전달 특성과 열안정성을 갖는 임의의 물질 (예를 들면, 250℃ 및 공기 대기중에 700분에 걸쳐 노출시, 총 중량 손실이 5 중량% 미만인 것과 같이, 최소의 총 중량 손실을 나타내는 물질들)로부터 제조될 수 있는 것으로 이해된다. 그러한 물질들은 WO2012/040453에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 전문 기재되는 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 개시되어 있는 광 가이드는 크기 또는 형상을 제한하지 않으며 시트, 필름, 플레이트일 수 있거나, 임의의 다양한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 상기 광 가이드는 전체적으로 또는 부분적으로 균일한 치수 또는 비-균일한 치수를 가질 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 광 가이드 (및/또는 이들의 개별적 시트 또는 형상)는 10 μm 내지 2 mm, 10 μm 내지 1 mm, 10 μm 내지 0.5 mm, 10 μm 내지 100 μm, 50 μm 내지 100 μm, 10 μm 내지 50 μm, 10 μm 내지 90 μm, 20 μm 내지 80 μm, 30 μm 내지 70 μm, 40 μm 내지 60 μm, 또는 약 50 μm의 두께를 갖는다.
본 명세서에 개시되어 있는 광 가이드는 광 가이드에 대해 의도되는 목표에 적합한, 임의의 다양한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 광 가이드는 가까운 거리로 이격되어 있는 전자 부품 간의 데이타 소통을 위한, 상대적으로 짧은 거리에서 이용될 수 있으며, 그와 같이, 길이가 1 센티미터 이하일 수 있다. 대안적으로, 상기 광 가이드는 다수(multiple) 킬로미터와 같이, 장거리로 광을 전달하는데 이용될 수 있다.
상기 다양한 광 가이드는 상대적으로 낮은 흡수 손실로 광원으로부터 광 가이드로 광을 운송하고, 광 가이드를 통한 출구로의 상대적으로 높은 광 전달률을 제공하며/하거나 상대적으로 낮은 흡수 손실로 광 가이드로부터 상대적으로 높은 광 배출을 제공하기 위한 상대적으로 효율적인 플럭스 커플링을 제공할 수 있다. 상기 광 가이드는 일반적으로, 그리고 특히 단면이 임의의 다양한 형태, 관형(타원형), 직사각형(정사각형), 원뿔형(입구 단부로부터 출구 단부쪽으로 크기가 증가함), 또는 임의의 특수 형상 (예를 들면, 화살표, 별형, 반달형 등)으로 제조될 수 있다. 직사각형 및 모서리가 있는 특수 형상의 경우, 상기 모서리는 모서리에서의 조명을 최대화하기 위해서 0.5 mm 초과의 반경을 가질 수 있다. 상기 광 가이드의 형상은 이의 길이를 따라 점진적으로 변화될 수 있는데, 즉, 램프를 수용하기 위하여 입구 단부에서의 원형으로부터 출구 단부에서의 사각형으로 변화될 수 있다. 상기 광 가이드의 형태는 규칙적 또는 불규칙적, 대칭적 또는 비대칭적, 기하학적 또는 비기하학적 등일 수 있다.
도 1a는 광원(100)으로부터 손실되는 플럭스의 도면이다. 다양한 실시예에서, 상기 광원(100)은, 당해 분야에 알려져 있는 임의의 다양한 광원이 본 발명에서 이용될 수 있지만, LED 램프이다. 도시된 바와 같이, 상기 광원(100)은 광 가이드(106)의 근단부(104)로부터 거리(102)에 위치한다. 상기 거리(102)로 인하여, 다양한 실시예에서, 플럭스(108)는 광 가이드(108)의 근단부(104)의 반사 오프(reflection off)를 통하여 또는 광 가이드(106)의 근단부(104)에는 전혀 입사되지 않는 상기 입사된 광을 통하여 손실될 수 있다.
상기 광원(100)은 발광기(110)와 보호용 부재(112)를 포함한다. 상기 발광기(110)는 LED 자체일 수 있거나 어떤 조명 기술이든 특정 상황에 이용중인 것이다. 상기 보호용 부재(112)는 상기 광 가이드(106)와 동일하거나 상이한 물질로 제조될 수 있지만 기계적 및 물리적으로 상기 광 가이드(106)와 구별된다.
도 1b는 렌즈(200)를 통하여 광 가이드(106) 쪽으로 광을 발생시키는 LED 램프의 개략도이다. 도 1a의 도면에 대한 플럭스의 손실은 광이 상기 광 가이드(106)의 근단부(104)를 타격하도록 광원(100)으로부터 방출된 광에 렌즈로 초점을 맞춤으로써 어드레스될 수 있다.
도 2는 광 가이드(202) 내에 배치되어 있는 광원(100)을 포함하는 광 어셈블리(200)의 개략도이다. 다양한 실시예에서, 상기 광 가이드(202)는 표면 반사에 대해 보정된 전달률이 약 95%를 초과하고, 굴절률이 약 1.4를 초과하며, 헤이즈 퍼센트가 10 미만이고 광원(100)이 광 가이드(202) 내에 배치되어 있는 경우라도 시간이 경과함에 따라 이러한 특성들이 유지될 수 있는, 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 실시예에서, 상기 광 가이드(202)는 실질적으로 또는 전적으로 본 명세서에 개시되어 있는 바와 같은 유기실록산 블록 공중합체로 형성된다.
도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(202)는 광원(100)이 있거나 자리잡을 수 있는 압입자국 또는 공동(cavity)(204)을 포함한다. 상기 공동(204)은 광 가이드(202)가 불규칙한 3차원 형상일 수 있도록 할 수 있다. 상기 광원(100)의 전기 접촉부(206)은 상기 광 가이드(202)의 근단부(208)의 외부로 연장된다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(202) 내에 자리잡고 있는 광원(100)의 경우, 상기 광원(100)으로부터 방출된 광(210)이 전적으로 또는 본질적으로 내부 전반사되어 광원(100)의 원단부(distal end)(212)로 전달된다.
도시된 바와 같이, 상기 보호용 부재(112)는 광 가이드(202)와 물리적으로 접촉하고 있지만 광 가이드(202)와 물리적 및 기계적으로 구별되는 상태로 유지된다. 대안적으로, 상기 보호용 부재(112)와 광 가이드(202) 사이에 갭(gap)이 배치될 수 있지만 광원(100)은 여전히 압입자국(204) 내에 적어도 부분적으로 존재할 수 있다. 상기 보호용 부재(112)는 광원(100)의 일부로 광 가이드(202)의 제조와는 상관없이 제조될 수 있다. 다양한 실시예에서, 보호용 부재(112)간의 기계적 차이는 광 가이드(202)가 광원(100)으로부터 분리될 수 있는 상태에서 보호용 부재(112)가 광원(100)과 연루된 상태로 유지될 수 있는, 광 어셈블리(200)를 분해(disassembling)시킴으로써 관찰될 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 보호용 부재(112)와 광 가이드(202)는 본 명세서에 개시되어 있는 유기실록산 블록 공중합체로 이루어져 있다.
대안적 실시예에서, 상기 광원(100)이 보호용 부재(112)를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 실시예에서, 발광기(110)는 광 가이드(202)에 대해 위치될 수 있다. 그러한 실시예에서, 상기 광 가이드(202)는 상기 보호용 부재(110)의 예측될 수 있는 바와 같은 환경 조건에 대해 동일한 보호 정도를 제공하지 않을 수 있다. 또한, 상기 광 어셈블리(200)의 분해(disassembly)로 광 가이드(202)를 상기 발광기(110)로부터 기계적으로 분리시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 광 가이드(202)는 제1 영역(214)과 제2 영역(216) 사이의 굴절률 구배를 포함한다. 다양한 실시예에서, 상기 굴절률에서의 구배는 본 명세서에 상세하게 개시되는 방법에 의해 생성될 수 있다. 상기 구배는 상기 영역들(214, 216) 사이에서 연속적일 수 있으며, 상기 영역들(214, 216) 사이의 포인트에서 돌연히 존재할 수 있거나, 이들의 조합일 수 있다.
도 3은 광 가이드(300)의 투시도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(300)은 근단부(302)에서 원형 단면과 원단부(304)에서 직사각형 프로필을 갖고 있어, 불규칙적인 3차원 형상이 된다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(300)는 원형 단면을 갖는 제1 영역(306), 직사각형 단면을 갖는 제2 영역(308), 및 전이 영역(310)을 포함하는데, 상기 전이 영역에서는 상기 원형 단면이 전이 영역(310)의 길이를 따라 직사각형 단면으로 점진적으로 발달한다. 다양한 실시예에서, 상기 광 가이드(300)는 상기 제1 및 제2 영역(306, 308)을 갖지 않으며 대신 근단부(302)로부터 원단부(304)로 점진적으로 발달되어 있다.
상기 광 가이드(300)는 압출, 몰딩 등을 포함하여, 임의의 수많은 방법에 따라 형성될 수 있다. 상기 광 가이드(300)는 광원(100)(도시되어 있지 않음)과 같은 광원이 자리잡을 수 있는 압입자국 또는 공동(312)을 포함한다. 도 4는 실질적으로 매끄럽고 평평한 표면(404)을 갖는 근단부(402)를 포함하는 광 가이드(400)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(400)는 당해 분야에 알려져 있는 광원의 대안적 물질이 상기 광원(406)으로부터 흡수된 열로부터 분해될 수 있을 정도로, 광원(406)에 근접하여 있다. 하나의 실시예에서, 상기 광원(406)은 레이져와 같은, 코히런트(coherent) 광원이며, 광을 실질적으로 직접 상기 표면(404)로 향하게 하는데, 이 표면에서 광은 실질적으로 또는 전적으로 내부적으로 상기 광 가이드(400) 내에서 반사된다. 그러한 실시예에서, 코히런트 광원(406)만으로 반드시 제한되는 것은 아니지만, 상기 광 가이드(400)는 광원(406)이 광 가이드(400)로부터 약간 떨어진 거리에 위치함에도 불구하고 광원(406)으로부터 광을 효율적으로 전달할 수 있다.
도 5는 매끄러운 오목 단부(502)를 포함하는 광 가이드(500)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광원(504)은 압입자국 또는 공동(502) 내에 위치하지만 광 가이드(500)와 공간적으로 분리되어 있으며 물리적으로 접촉하지 않는다. 상기 도시된 실시예에서, 상기 광원(504)은 코히런트 광원이며 광을 다중방향으로 방출한다. 상기 도시된 실시예에서, 상기 광원(504)으로부터 방출된 광은 실질적으로, 그러나 전체적인것은 아니게 상기 광 가이드(500)에 의해 포획된다.
도 6은 오목 단부(602)를 포함하는 광 가이드(600)의 개략도이다. 다양한 실시예에서, 상기 오목 단부(602)는 평면을 갖는 광원과 비교하여 플럭스 커플링과 광원(604)으로부터 광 포획을 증가시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 광원(604)은 기판(606)에 전기적으로 및 기계적으로 커플링되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 광원(604)은 상기 광 가이드(600)와 물리적으로 접촉하지 않는다.
도 7은 광원(704) 위에 위치하는, 매끄럽고 평평한 입구 단부(702)를 포함하는 광 가이드(700)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광원은, 상기 광원(704)을 고정시키고 적어도 부분적으로, 환경 조건으로부터 격리를 제공하도록 구성된 보호용 부재와 같은, 광 방출 어셈블리(706) 내에 위치한다. 도시된 바와 같이 광원(704)은 LED와 같은, 다수의 발광 소자(708)를 포함한다.
도 8을 광 가이드(800)의 개략도이다. 상기 광 가이드(800)는 상기 광 가이드(300)와 유사하거나 동일할 수 있으며, 추가로 확산형 출구 단부(802)를 포함하여, 광 가이드(800)의 단부(802)로부터 방출된 광이 산란될 수 있도록 한다. 도시된 바와 같이, 상기 광원(804)은 상기 광 가이드(800) 내의 압입자국 또는 공동(806) 내에 배치되어 있다.
도 9는 90도 벤드와 같은, 벤드(902)를 포함하는, 광 가이드(900)의 개략도이다. 90도 벤드(902)가 도시되어 있지만, 상기 광 가이드(900)가 임의의 다양한 벤드 각도로 형성될 수 있음을 알아야 한다. 도시된 바와 같이, 광원(904)은 상기 광 가이드 내의 압입자국 또는 공동(906) 내에 자리잡고 있으며 상기 광 가이드(900)는 확산형 출구 단부(908)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 벤드의 반경은 상기 광 가이드(900)의 직경(910)과 등가이거나 이보다 2배를 초과하다. 상기 광 가이드가 원형 프로필을 포함하지 않는 예는 상기 광 가이드의 두께와 등가이거나 이보다 2배 초과하는 큰 벤드 반경을 가질 수 있다 도시된 바와 같이, 상기 구조는 광 가이드의 직경의 2배 미만인 벤드 반경보다 상대적으로 적은 광 손실이 될 수 있다. 그러나, 광 가이드의 직경(910) 또는 두께의 2배 미만인 벤드 반경을 갖는 광 가이드가 특정의 실시예에서 긍정적으로 사용된다는 것을 알아야 한다.
도 10은 45도 프리즘 반사기(1002)를 포함하는 광 가이드(1000)의 개략도이다. 상기 프리즘 반사기(1002)는 상기 광 가이드(1000) 내에서 상대적으로 선명한 내부 반사와 광의 재배향을 일으킬 수 있다. 광원(1004)은 상기 광 가이드(1000)의 근단부(1006)와 접촉하여 위치한다. 상기 원단부(1008)는 확산형 출구를 포함한다.
도 11a는 일반적으로 광 방출 표면(1104)의 외부로 광을 반사시키는, 실질적으로 평면인 표면(1102)을 포함하는 ?지-평면형 광 가이드(1100)의 개략도이다. 다양한 실시예에서, 상기 평면인 표면(1102)은 방출된 광의 일반적으로 균일한 분포를 제공한다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(1100)는 광원(1108)이 자리잡을 수 있는 구조를 갖는 압입자국 또는 공동(1106)을 포함한다.
도 11b는 일반적으로 광 방출 표면(1114)의 외부로 광을 반사시키는, 실질적으로 곡면인 표면(1112)을 포함하는 ?지-곡면형 광 가이드(1110)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 곡면형 표면(1112)은 방출된 광의 일반적으로 로그형 분포를 제공한다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(1110)는 광원(1118)이 자리잡을 수 있는 구조를 갖는 압입자국 또는 공동(1116)을 포함한다. 도 12는 반사투과형 액정 디스플레이(LCD)(1200)의 투시도이다. 도시된 바와 같이, 상기 LCD(1200)는 스크린(1204)을 백라이트시키기 위하여 ?지-평면형 광 가이드(1202)를 이용한다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(1202)는 다수의 광원(1206)이 자리잡을 수 있도록 하기 위한 임의의 압입자국을 포함하지 않는다. 상기 실질적으로 평면인 표면(1208)은 발광 스크린(1204)의 외부로 광을 반사시키기 위한 구조를 갖는다.
도 13은 직각 평면형 ?지 광 가이드(1300)의 투시도이다. 상기 광 가이드(1300)는 2개의 반사 표면(1302, 1304)와 상기 광원(1308)으로부터의 광 방출에 대해 실질적으로 평행으로 광 확산을 지시하기 위하여 확산 표면(1306)을 이용한다.
도 14는 직각 평면형 ?지 광 가이드(1300)의 측면도이다.
도 15는 직각 평면형 광 가이드(1502)에 배치되어 있는 광원(1500)의 개략도이다. 상기 광 가이드(1502)는 상기 광원(1500)이 자리잡을 수 있는 구조를 갖는 압입자국 또는 공동(1504)을 포함할 수 있다.
도 16a 내지16c는 3개의 독립적인 광원(1602) 위에 배치되어 있는, 3개의 다양하게 불규칙적인 형상을 갖는 광 가이드(1600A, 1600B, 1600C)의 투시도이다.
도 17a와 17b는 다수의 광원(1602) 위에 배치되어 있는 2개의 다양하게 불규칙적인 형상을 갖는 광 가이드(1700A, 1700B)의 투시도이다.
도 18a와 18b는 각각, 사문형, 직사각형 광 가이드(1800)의 투시도와 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(1800)는 확산 표면(1802)을 포함한다.
도 19는 4개의 광 가이드(1902)의 배열(1900)의 투시도이다. 상기 광 가이드(1902)는 일반적으로 관형이다. 상기 광 가이드(1902)는 지지 구조물(1904)에 의해 고정되어 있다. 상기 지지 구조물(1904)은 상기 광 가이드(1902)와 동일한 물질로 또는 상기 광 가이드(1902)를 고정시키기 위한 구조를 갖는 대체 물질에 의해 다양하게 제조될 수 있다.
도 20은 4개의 사문형 서브-부재(2002)의 배열(2000)의 투시도이다. 상기 광 가이드(2002)는 상기 광 가이드(2002)와 동일한 물질로부터 형성된 고정 부재(2004)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 배열(2000)은 일체형 구조물이다.
도 21a와 21b는 각각 광 가이드 내에 배치되어 있는 광원(2102)을 포함하는, 광 가이드(2100A, 2100B)의 2종의 예를 통과하는 광의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드(2100A, B)는 각각 협대역형과 광대역형이며, 확산 표면(2104A, B)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 광대역 광 가이드(2100B)는 상기 협대역 광 가이드(2100A)보다 더 광범위하게 광을 확산시킬 수 있다.
도 22a와 22b는 광원(2202) 위에 배치되어 있는 광 가이드(2200)로부터 나오는 광대역 및 협대역 방사 패턴의 개략도이다.
상기 도면들은 광원과 광 가이드의 다양한 조합을 도시한 것임을 알아야 한다. 상기 도시된 실시예는 제한하는 것이 아니며, 광 가이드와 광원의 다양한 조합이 상기 도시된 실시예들간 및 실시예중에서 형성될 수 있다. 본 명세서에 개시되는 광 가이드는 불규칙적인 형상일 수 있으며, 이때 상기 광 가이드의 형상은 시트형 또는 다른 통상의 3차원 형상과 다른 것일 있다. 다양한 실시예에서, 본 명세서에 도시되어 있는 바와 같은 벤드, 곡면, 프리즘, ?지, 지지 구조물, 변형 단면, 및/또는 압입자국 또는 공동이 있는 광 가이드는 당해 분야에 알려져 있는 다른 불규칙한 형상 중에서, 불규칙한 3차원 형상을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
상기 도시된 바와 같이, 상기 광원으로부터의 플럭스는 당해 분야에 알려져 있는 광 가이드와 비교하여 광이 효율적으로 전달되어 이용될 수 있기 전에 상대적으로 최소의 흡수 손실로 광이 포획될 수 있도록 (즉, 광이 상기 광 가이드에 들어갈 수 있도록) 광 가이드의 입구 단부에 커플링될 수 있다. 대개 전형적으로, 플럭스 커플링과 포획은 광원이 상기 광 가이드 근처에 배치되어 있거나 광 가이드 내에 배치되어 있을 때 비교적 효과적일 수 있다. 다양한 실시예에서, 광원이 광 가이드로부터 더 멀리 배치될 수록, 플럭스 커플링이 덜 효과적으로 된다.
도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 상기 광원은 상기 광 가이드의 외부에 배치되어 있으며 효과적인 플럭스 커플링과 광 포획은 광원으로부터의 방사 패턴이 상기 광 가이드의 허용 패턴각에 매치될 때 발생할 수 있다. 도 1b에 대해 도시된 바와 같이, 광원으로부터의 플럭스가 광 가이드의 입구 단부상으로 초점을 맞추기 위한 플럭스 커플링을 위하여 렌즈가 또한 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서 도시된 바와 같이, 상기 광원이 광 가이드 내에 배치될 수 있다. 플럭스 포획은 부분적으로 다양한 광 가이드의 물질로 인한 프레넬 손실(Fresnel loss)을 없애거나 최소화시킴으로써 전부 또는 거의 전부 이루어질 수 있다.
다양한 도시된 실시예에서, 상기 광 가이드는 상기 광원으로부터 나오는 광의 방향에 평행인 면을 1개 이상 갖는다. 상기 1개 이상의 면은 매끄럽거나 실질적으로 매끄러워서 내부 반사를 전부 또는 실질적으로 전부 수행할 수 있다. 상기 광 가이드의 1개 이상의 면은 페인트 또는 기타 코팅을 포함하고 있어 내부 반사를 증가시키고 대각선 광선이 상기 광 가이드를 달리 벗어날 수 있도록 할 수 있는 임계각 미만으로 그러한 광선을 반사시킬 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 광 가이드는 1개 이상의 입구 단부 (예를 들면, 근단부)와 1개 이상의 출구 단부 (예를 들면, 원단부)를 가질 수 있으며, 여기서 광원으로부터의 광이 각각 들어가고 나온다. 상기 광 가이드의 1개 이상의 입구 및/또는 출구 단부는 부드러운 곡선으로 되어 있거나, 반사와 산란을 최소화할 수 있으며 목적하는 바에 따라 광 가이드를 배출시킬 수 있는 방식으로 광선이 광 가이드로 들어가도록 하는, 다양한 광원으로부터 광 포획을 촉진시키기 위한 다른 형상을 가질 수 있다. 상기 광 가이드의 출구 단부는 다양하게 부드러운 곡선으로 되어 있거나 확산형일 수 있다. 확산형 출구 단부는 높은 가능성으로 광선이 벗어날 수 있도록 하고, 또한 광범위한 방사 패턴을 생산하는 광선의 산란을 촉진시키기 위하여 표면을 가로질러 랜덤한 임계각을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 광 가이드는 구부러지거나 굴곡된 것일 수 있다. 실시예에서, 상기 벤드 반경은 상기 광 가이드의 두께의 2배 또는 직경의 2배와 등가이거나 이보다 크다. 그러한 구조는 상기 광 가이드 직경의 2배 미만인 벤드 반경보다 광 손실이 상대적으로 적을 수 있다. 광선 반사는 손실이 거의 또는 전혀 없이 반경 벤드의 부드러운 윤곽을 따를 수 있다. 도시된 바와 같이, 날카로운 직각 방향 변화는 도 10에 도시된 바와 같은 반사 프리즘 디자인을 사용하여 성취될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 다양한 광 가이드는 다양한 방법에 따라서 형성될 수 있다. 일례로, 상기 광 가이드가 본 명세서에 상세하게 개시되어 있는 유기실록산 블록 공중합체로부터 용융-가공된다. 상기 유기실록산 블록 공중합체는 펠릿, 스페로이드, 리본, 시트, 큐브, 분말 (예를 들면, 평균 입자 크기가 약 5 내지 500 μm; 약 10 내지 약 100 μm; 약 10 내지 약 50 μm; 약 30 내지 약 100 μm; 약 50 내지 약 100 μm; 약 50 내지 약 250 μm; 약 100 내지 약 500 μm; 약 150 내지 약 300 μm; 약 250 내지 약 500 μm인 분말을 포함하여, 평균 입자 크기가 500 μm 이하인 분말), 플레이크, 태블릿 등을 포함하는, 다양한 출발 형태로부터 용융될 수 있다. 상기 광 가이드는 광 가이드 자체의 물질중으로 에칭되거나 달리 물질 내에 포함된 특징부(feature)를 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 압입자국 및 확산형 표면은 에칭 공법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광 가이드를 형성시킬 수 있는 방법의 다른 예는 유기실록산 블록 공중합체의 필름의 형성에 의한 것이다. 그러한 필름은 유기 용매 중 유기실록산 블록 공중합체의 용액으로부터 주조된 다음 용매를 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 그러한 필름은 예를 들어, 약 20 마이크론 내지 약 2 mm; 약 30 마이크론 내지 약 1 mm; 또는 약 40 마이크론 내지 약 800 마이크론의 두께 범위를 가질 수 있다. 상기 필름은 용매를 제거하여 고체 형태, 예를 들어, 필름을 발생시키는, 임의의 방법으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 필름은 슬롯 다이 코팅법(slot die coating), 그라비어 코팅법(gravure coating), 롤투롤 가공 기술(roll-to-roll processing technique) 등을 사용함으로써 형성될 수 있다. 그러한 롤투롤 기술 (핫 엠보싱: hot embossing) 을 또한 사용하여 상기 광 가이드상에 광 추출 특징부를 형성시킬 수 있다. 그러한 광 추출 특징부는 또한 상기 광 가이드상으로 프린팅, 스크라이빙 등 될 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체:
상기 광 가이드는 유기실록산 블록 공중합체를 포함하며 상기 용어 "광 가이드"와 "유기실록산 블록 공중합체"는 일부 실시양태에서, 서로 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상기 유기실록산 블록 공중합체는 고체 조성물로 기재될 수 있다. 상기 고체 조성물은 2개의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있는데, 하나는 연성 블록 성분과 관련된 것이고 다른 하나는 경성 블록 성분과 관련된 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, Tg는 시차주사열량계 (DSC)를 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어, 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments) Q2000 (DSC)를 사용하여 상기 유리 전이 (Tg)를 측정할 수 있다. 일부 실시예에서는, 시료 10 mg을 퍼지 가스로서 헬륨을 사용하여(25 mL/분) 20℃/분으로 가열한다. 상기 Tg는 하프 외삽 탄젠트에서의 스텝 중간점을 사용하여 계산할 수 있다. 일부 실시예에서는, 상기 고체 조성물의 2개의 유리 전이 온도 중 더 높은 것이 -30 내지 200, 0 내지 130, 25 내지 150, 또는 40 내지 120℃이다. 상기 2개의 유리 전이 온도 중 더 높은 것보다 높은 온도에서, 상기 고체 조성물은 연화되어 유동할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 고체 조성물의 2개의 유리 전이 온도 중 더 낮은 것은 -130℃ 내지 25℃, -130℃ 내지 0℃, 또는 -130℃ 내지 -10℃이다.
상기 유기실록산 블록 공중합체에 대해 다시 언급하면, 상기 공중합체는 또한 "수지-선형" 유기실록산 블록 공중합체로 기재될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재되는 유기실록산 블록 공중합체는 20,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량 (Mw), 대안적으로 40,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량, 대안적으로 50,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량, 대안적으로 60,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량, 대안적으로 70,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량, 또는 대안적으로 80,000 g/몰 이상의 중량 평균 분자량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재되는 유기실록산 블록 공중합체는 약 20,000 g/몰 내지 약 250,000 g/몰 또는 약 100,000 g/몰 내지 약 250,000 g/몰의 중량 평균 분자량 (Mw), 대안적으로 약 40,000 g/몰 내지 약 100,000 g/몰의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000 g/몰 내지 약 100,000 g/몰의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000 g/몰 내지 약 80,000 g/몰의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000 g/몰 내지 약 70,000 g/몰의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000 g/몰 내지 약 60,000 g/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체의 중량 평균 분자량이 40,000 내지 100,000, 50,000 내지 90,000, 60,000 내지 80,000, 60,000 내지 70,000, 100,000 내지 500,000, 150,000 내지 450,000, 200,000 내지 400,000, 250,000 내지 350,000, 또는 250,000 내지 300,000 g/몰이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 40,000 내지 60,000, 45,000 내지 55,000, 또는 약 50,000, g/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 상기 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그라피 (GPC) 기술을 사용하여 측정할 수 있다.
Figure 112014099168798-pct00001
일부 실시양태에서, 상기 광 가이드 (및, 예를 들어, 상기 유기실록산 블록 공중합체)는 CIE 클래스 C 광원을 사용하여 광 전달량 측정법이 명시되어 있는, ASTM E-903-96 또는 ASTM D1003의 개량 버젼을 사용하여 측정된 바, 90, 90.5, 91, 91.5, 92, 92.5, 93, 9.5, 94, 94.5, 95, 95.5, 96, 96.5, 97, 97.5, 98, 98.5, 99, 또는 99.5%를 초과하는 표면 반사에 대해 보정된 전달률을 갖는다. 상기 개량된 버젼에서는, 클래스 C 광원이 브로드밴드 UV-Vis-NIR 광원과 적분구 분광광도계의 일부로 단색광기로 대체된다. 적분구 분광광도계의 예로는 측정 범위가 200-1700 nm인 Varian Cary 5000이 있다. 상기 개량된 버젼에서는, 전달률 측정치가 하기 식에 의해 반사 손실에 대해 보정된다. 직접적 및 확산 전달률을 포함한, 총 전달률 Tt, 스펙트럼 반사 및 확산 반사를 포함한, 총 반사율 Rt에 대한 측정치를 사용하여 A=1-Tt-Rt에 의해 흡수율 A를 계산한다. 시료를 통한 단순 통과로 인하여 보정된 반사율 Rc는 하기 식을 사용하여 계산한다:
이어서, 상기 보정된 전달률 Tc는 다음 식을 사용하여 계산한다:
Figure 112014099168798-pct00002
상기 광 가이드는 또한 ASTM D542를 사용하여 측정한 바, 1.4, 1.44, 1.5 초과, 또는 대안적으로 1.55 초과의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 광 가이드는 2.5 초과의 굴절률을 갖는다. 다른 실시양태에서, 상기 고체 조성물은 약 1.4 내지 약 2.5, 예를 들면, 약 1.5 내지 약 2.5; 약 1.7 내지 약 2.4; 약 1.4 내지 약 1.7; 또는 약 1.9 내지 약 2.3의 굴절률을 갖는다. 상기 굴절률은 632.8 nm에서 HeNe 레이져 광원을 사용하고, '벌크 인덱스' 모드로 작동하는, Metricon 2010 프리즘 커플러를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 광 가이드는 또한 ASTM D1003을 사용하여 측정한 바, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 미만의, 산란 정도를 나타내는, 헤이즈 퍼센트를 나타낼 수 있다. 상기 광 가이드는 또한 약 0.5 내지 약 50, 약 1 내지 약 10의 파단 인장 강도 (MPa)를 나타낼 수 있다. 상기 언급한 수치는 상기 광 가이드의, 예를 들여, 225℃에서 약 1000 시간 동안의 가열 노화 전 및/또는 후의 다양한 비-제한적인 실시양태에 적용될 수 있다.
상기 광 가이드는 또한 1.0 MPa 초과, 대안적으로 1.5 MPa 초과, 대안적으로 2 Mpa 초과, 대안적으로 10 MPa 초과, 대안적으로 20 MPa 초과, 대안적으로 30 MPa 초과, 또는 대안적으로 40 MPa를 초과하는 초기 파단 인장 강도를 가질 수 있다. 일부 실시양태로, 상기 고체 조성물은 1.0 MPa 내지 약 50 MPa, 예를 들면, 약 1.5 MPa 내지 약 10 MPa, 약 2 MPa 내지 약 10 MPa, 약 5 MPa 내지 약 10 Mpa, 약 7 MPa 내지 약 10 Mpa, 약 10 MPa 내지 약 50 MPa 또는 약 25 MPa 내지 약 50 MPa의 초기 인장 강도를 가질 수 있다. 일부 실시양태로, 상기 고체 조성물이 40% 초과, 대안적으로 50% 초과, 또는 대안적으로 75% 초과의 파단(또는 파열)신율%를 가질 수 있다. 일부 실시양태로, 상기 고체 조성물이 약 20% 내지 약 90%, 예를 들면, 약 25% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 또는 약 75% 내지 약 90%의 파단(또는 파열)신율(%)를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 인장 강도 및 파단 신율 (%)은 ASTM D412에 따라 측정된다.
상기 광 가이드는 가열 노화시, 인장 강도 및 파단 신율(%)과 같은 특정의 물성을 유지할 수 있다. 하나의 실시양태로, 상기 광 가이드의 인장 강도는 예를 들어, 225℃에서 약 1000시간 동안 가열 노화시, 이의 원래 값의 20% 이내, 대안적으로 10% 이내, 또는 대안적으로 5% 이내에서 유지된다. 일부 실시양태로, 상기 광 가이드의 인장 강도는 예를 들어, 225℃에서 약 1000시간 동안 가열 노화시 이의 원래 값의 약 20% 내지 약 1%, 예를 들면, 이의 원래 값의 약 10% 내지 약 1%, 약 10% 내지 약 5% 또는 약 5% 내지 약 1% 이내에서 유지된다. 일부 실시양태로, 가열 노화는 공기 순환식 오븐 내에 승온에서 연장된 기간 동안 (예를 들어, 약 150-300℃에서 약 50 내지 약 10,000시간 동안) 시료를 가열시킴으로써 수행될 수 있다. 일부 실시양태로, 상기 광 가이드의 인장 강도가 예를 들어, 225℃에서 약 1000시간 동안 가열 노화시 이의 원래 값의 약 1% 이내로 유지되거나 이와 동일한 값으로 유지된다. 다른 실시양태로, 파단 신율(%)은 200℃에서 1000시간 동안 가열 노화시 10% 이상, 대안적으로 50%, 또는 대안적으로 75%이다. 일부 실시양태로, 상기 파단 신율(%)은 200℃에서 1000시간 동안 가열 노화시 약 10% 내지 약 90%, 예를 들면, 약 10% 내지 약 50%, 약 25% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 60% 또는 약 50% 내지 약 75%이다.
하나의 실시양태로, 상기 광 가이드가 "용융 가공가능한" 것으로 기재될 수 있다. 상기 실시양태에서, 상기광 가이드는 승온, 예를 들면, 상기 Tg보다 높은 온도과에서 "용융" 또는 가열시 유체 행태를 나타낼 수 있다. 상기 용융 유동 온도는 저장 탄성률(G'), 손실 탄성률(G") 및 tan 델타(tan δ)를 상업적으로 입수가능한 기기를 사용하여 온도 저장성의 함수로서 측정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 상업적 유동계 (예로서, 강제 대류 오븐을 갖춘, 티에이 인스트루먼츠의 ARES-RDA - 2KSTD 표준 굴곡 피봇 스프링 변환기를 갖춤)를 사용하여 저장 탄성률(G'), 손실 탄성률(G") 및 tan 델타를 온도의 함수로서 측정할 수 있다. 시험 시편 (예를 들어, 폭 8 mm, 두께 1 mm)을 평행 플레이트들 사이에 로딩하고, 25℃ 내지 300℃의 범위에서 2℃/분 (주파수: 1 ㎐)으로 온도를 증가시키면서 작은 변형률의 진동 레올로지를 이용하여 측정할 수 있다. 유동 개시점은 G' 강하에 있어서의 변곡점 온도로서 계산할 수 있으며 (예를 들어, 유동), 120℃에서의 점도는 용융 가공성에 대한 척도로 기록하며, 경화 개시점은 G' 상승에 있어서의 개시 온도로 계산한다 (예를 들어, 경화). 일부 실시양태로, 상기 광 가이드의 FLOW는 또한 상기 광 가이드중의 비-선형 세그먼트 (즉, 수지 성분)의 유리 전이 온도와 상관있을 것이다. 대안적으로, 상기 "용융 가공성", 상기 광 가이드의 경화 정도, 및/또는 경화 속도는 다양한 온도에서의 유변학적 측정에 의해 결정될 수 있다. 추가의 실시양태에서, 상기 광 가이드는 25℃ 내지 200℃, 대안적으로 25℃ 내지 160℃, 또는 대안적으로 50℃ 내지 160℃의 용융 유동 온도를 가질 수 있다.
다양한 실시양태에서, 상기 광 가이드는 25℃에서의 저장 탄성률(G')이 0.01 MPa 내지 500 MP이고 손실 탄성률 (G'')이 0.001 MPa 내지 250 MPa, 대안적으로 25℃에서의 저장 탄성률 (G')이 0.1 MPa 내지 250 MPa이고 손실 탄성률 (G'')이 0.01 MPa 내지 125 MPa, 대안적으로 25℃에서의 저장 탄성률 (G')이 0.1 MPa 내지 200 MPa이고 손실 탄성률 (G'')이 0.01 MPa 내지 100 MPa이다. 다른 실시양태에서, 상기 광 가이드는 120℃에서의 저장 탄성률 (G')이 10 Pa 내지 500,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 10 Pa 내지 500,000 Pa, 대안적으로 120℃에서의 저장 탄성률 (G')이 20 Pa 내지 250,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 20 Pa 내지 250,000 Pa, 대안적으로 120℃에서의 저장 탄성률 (G')이 30 Pa 내지 200,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 30 Pa 내지 200,000 Pa이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 광 가이드는 200℃에서의 저장 탄성률 (G')이 10 Pa 내지 100,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 5 Pa 내지 80,000 Pa, 대안적으로 200℃에서의 저장 탄성률 (G')이 20 Pa 내지 75,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 10 Pa 내지 65,000 Pa, 대안적으로 200℃에서의 저장 탄성률 (G')이 30 Pa 내지 50,000 Pa이고 손실 탄성률 (G'')이 15 Pa 내지 40,000 Pa이다. 용융 가공성은 다양한 장치 구조물 주변에서 상기 유기실록산 블록 공중합체/광 가이드가, 예를 들어 초기 코팅 후 또는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 상기 장치 위에 배치된 후 다시 유동될 수 있도록 할 수 있다. 이 특성은 다양한 캡슐화된 전자 장치에 유리할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 광 가이드의 tan 델타 = 1에 도달하는 시간은 150℃에서 약 3 내지 약 5 시간, 예를 들면, 150℃에서 약 3 내지 약 5 분, 150℃에서 약 10 내지 약 15 분, 150℃에서 약 10 내지 약 12 분, 150℃에서 약 8 내지 약 10 분, 150℃에서 약 30 분 내지 약 2.5 시간, 150℃에서 약 1 시간 내지 약 4 시간 또는 150℃에서 약 2.5 시간 내지 약 5 시간이다. 다른 실시양태에서, 상기 tan 델타 = 1은 150℃에서 약 3 내지 약 60 초, 예를 들면, 150℃에서 약 3 내지 약 30 초, 150℃에서 약 10 내지 약 45 초, 150℃에서 약 5 내지 약 50 초, 150℃에서 약 10 내지 약 30 초, 150℃에서 약 30 초 내지 약 60 초이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 tan 델타 = 1은 120℃에서 약 5 내지 약 1200 초, 예를 들면, 120℃에서 약 20 내지 약 60 초, 120℃에서 약 20 내지 약 600 초, 120℃에서 약 60 내지 약 1200 초, 120℃에서 약 5 내지 약 100 초, 120℃에서 약 10 내지 약 60 초, 또는 120℃에서 약 30 초 내지 약 60 초이다.
일부 실시양태에서, 상기 광 가이드는 120℃에서 100 cSt 초과 또는 120℃에서 1000 cSt 초과, 120℃에서 5000 cSt초과 또는 120℃에서 10,000 cSt 초과의 점도를 가지며, 일부 경우에는, 무한의 점도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 고체 조성물은 120℃에서 약 100 cSt 내지 약 10,000 cSt; 예를 들면, 120℃에서 약 1000 cSt 내지 약 5000 cSt; 120℃에서 약 500 cSt 내지 약 2000 cSt; 120℃에서 약 2000 cSt 내지 약 5000 cSt 또는 약 5000 cSt 내지 약 10,000 cSt의 점도를 갖는다.
일부 실시양태에서, 상기 광 가이드는 하기 특징 중에서 1개 이상, 일부 경우에는 모두 갖는다: 황변에 대한 내성, 광 흡수 손실에 대한 내성, 증가된 인성, 우수한 열안정성 가공시 우수한 가요성 (예를 들면, B-단계의 필름은 미리-경화될 수 있지만 경화 후에는 다시-유동할 수 없다) 및/또는 수많은 타입의 표면에 대한 접착성, 일부 경우에는, 접착 촉진제의 필요가 없어도 접착성을 나타낸다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시양태 중 일부의 광 가이드는 이의 기계적 특성을 조작하여 맞춤화시키는 경우라도 이의 굴절률을 유지할 수 있다. 또한, 선형과 수지 블록이 상이한 굴절률 (예를 들어, RI Me2-D = 1.41 및 RI Ph-T = 1.56)을 갖는 PDMS 수지-선형체가 이용될 수 있다. 추가로, 상기 광 가이드는 전면 글래스와 같은 상판(superstrate)의 굴절률과 매치되거나 유사할 수 있는 (높은) 굴절률 (이는 효율성을 증가시킨다)을 갖도록 맞추어질 수 있다. 또한, 상기 고체 조성물은, 일부 실시양태에서, 저장 안정성과 동시에 우수한 용융 유동성을 제공한다.
예를 들어, 본 명세서에 기재된 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 "수지-선형" 유기실록산 블록 공중합체로 불리워지며 (R3SiO1/2), (R2SiO2/2), (RSiO3/2), 또는 (SiO4/2) 실록시 단위 (여기서, R은 임의의 유기기이다)로부터 독립적으로 선택되는 실록시 단위를 포함한다. 이들 실록시 단위는 일반적으로 각각 M, D, T 및 Q 단위로 언급된다. 이들 실록시 단위는 다양한 방식으로 조합되어 환형, 선형 또는 분지형 구조를 형성할 수 있다. 생성된 중합체 구조의 화학적 특성 및 물리적 특성은 유기폴리실록산 중 실록시 단위의 개수 및 유형에 따라 변한다. 예를 들어, "선형" 유기폴리실록산은 대부분 D 또는, (R2SiO2/2) 실록시 단위를 함유하며, 이는 폴리다이유기실록산 중 D 단위의 수로 나타내는 바와 같이 "중합도(degree of polymerization)" 또는 DP에 따라 변화되는 점도를 갖는 유체인 폴리다이유기실록산을 생성한다. "선형" 유기폴리실록산은 유리 전이 온도(Tg)가 25℃보다 낮을 수 있다. 상기 실록시 단위 중 대부분이 T 또는 Q 실록시 단위로부터 선택될 때 "수지" 유기폴리실록산이 생성된다. 유기폴리실록산을 제조하기 위하여 T 실록시 단위가 주로 사용될 때, 생성된 유기실록산은 흔히 "수지" 또는 "실세스퀴옥산 수지"로 칭해진다. 유기폴리실록산 중 T 또는 Q 실록시 단위의 양을 증가시키면 증가하는 경도 및/또는 유리 유사 특성을 갖는 중합체가 생성될 수 있다. 따라서 "수지" 유기폴리실록산은 더 높은 Tg 값을 갖는데, 예를 들어 실록산 수지는 흔히 40℃ 초과, 예를 들면, 50℃ 초과, 60℃ 초과, 70℃ 초과, 80℃ 초과, 90℃ 초과 또는 100℃를 초과하는 Tg 값을 갖는다. 일부 실시양태에서, 실록산 수지에 대한 Tg은 약 60℃ 내지 약 100℃, 예를 들면, 약 60℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 80℃ 또는 약 70℃ 내지 약 100℃이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, "유기실록산 블록 공중합체" 또는 "수지-선형 유기실록산 블록 공중합체" (상기 용어들은 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다)는 "수지" T 실록시 단위와 함께 "선형" D 실록시 단위를 함유하는 유기폴리실록산을 언급한다. 일부 실시양태에서, 상기 유기실록산 공중합체는 "랜덤" 공중합체와는 반대로, "블록" 공중합체이다. 그와 같이, 본 명세서에 기재되어 있는 "수지-선형 유기실록산 블록 공중합체"는 D와 T 실록시 단위를 함유하는 유기폴리실록산을 언급하며, 여기서 D 단위 (즉, [R1 2SiO2/2] 단위)는 주로 함께 결합하여 일부 실시양태에서, D 단위를 평균 10 내지 400개 (예를 들면, 평균 약 10 내지 약 350개의 D 단위; 약 10내지 약 300개의 D 단위; 약 10 내지 약 200개의 D 단위; 약 10 내지 약 100개의 D 단위; 약 50 내지 약 400개의 D 단위; 약 100 내지 약 400개의 D 단위; 약 150 내지 약 400개의 D 단위; 약 200 내지 약 400개의 D 단위; 약 300 내지 약 400개의 D 단위; 약 50 내지 약 300개의 D 단위; 약 100 내지 약 300개의 D 단위; 약 150 내지 약 300개의 D 단위; 약 200 내지 약 300개의 D 단위; 약 100 내지 약 150개의 D 단위, 약 115 내지 약 125개의 D 단위, 약 90 내지 약 170개의 D 단위 또는 약 110 내지 약 140개의 D 단위) 갖는 중합체 사슬을 형성하며, 이들은 본 명세서에서 "선형 블록"으로 언급된다.
상기 T 단위 (즉, [R2SiO3/2]) 는 주로 서로 결합하여 분지형 중합체 사슬을 형성하며, 이들은 "비-선형 블록"으로 언급된다. 일부 실시양태에서, 상당한 수의 이들 비선형 블록은 블록 공중합체의 고체 형태가 제공될 때 "나노-도메인"을 형성하도록 추가로 응집될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 나노-도메인은 D 단위를 갖는 선형 블록으로부터 형성된 상으로부터 상 분리체 (phase separate)를 형성하여, 수지가 풍부한 상을 형성한다. 일부 실시양태에서, 상기 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]는 선형 블록 당 평균 10 내지 400개의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2] (예를 들면, 평균 약 10 내지 약 400개의 D 단위; 약 10내지 약 300개의 D 단위; 약 10 내지 약 200개의 D 단위; 약 10 내지 약 100개의 D 단위; 약 50 내지 약 400개의 D 단위; 약 100 내지 약 400개의 D 단위; 약 150 내지 약 400개의 D 단위; 약 200 내지 약 400개의 D 단위; 약 300 내지 약 400개의 D 단위; 약 50 내지 약 300개의 D 단위; 약 100 내지 약 300개의 D 단위; 약 150 내지 약 300개의 D 단위; 약 200 내지 약 300개의 D 단위; 약 100 내지 약 150개의 D 단위, 약 115 내지 약 125개의 D 단위, 약 90 내지 약 170개의 D 단위 또는 약 110 내지 약 140개의 D 단위)를 갖는 선형 블록으로 배열되며, 상기 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2]는 500 g/몰 이상의 분자량을 갖는 비-선형 블록으로 배열되고 상기 비-선형 블록의 30% 이상은 서로 가교결합된다.
본 개시내용의 유기실록산 블록 공중합체는:
(A) 각각 선형 블록 당 평균 10 내지 400개의 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]를 갖는 선형 블록으로 배열되는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 90 몰%;
(B) 각각의 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열되는 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 60 몰%; 및
(C) 실란올기 [≡SiOH] 0.5 내지 25 몰%를 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재되어 있는 유기실록산 블록 공중합체 중의 비-선형 블록의 30% 이상이 서로 가교결합되며, 예를 들면, 상기 비-선형 블록의 40% 이상이 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 50% 이상이 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 60% 이상이 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 70% 이상이 서로 가교결합되거나; 또는 상기 비-선형 블록의 80% 이상이 서로 가교결합된다. 다른 실시양태로, 상기 비-선형 블록의 약 30% 내지 약 80%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 30% 내지 약 70%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 30% 내지 약 60%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 30% 내지 약 50%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 30% 내지 약 40%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 40% 내지 약 80%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 40% 내지 약 70%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 40% 내지 약 60%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 40% 내지 약 50%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 50% 내지 약 80%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 50% 내지 약 70%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 55% 내지 약 70%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 50% 내지 약 60%가 서로 가교결합되거나; 상기 비-선형 블록의 약 60% 내지 약 80%가 서로 가교결합하거나; 또는 상기 비-선형 블록의 약 60% 내지 약 70%가 서로 가교결합된다.
상기 언급한 화학식은 대안적으로 [R1 2SiO2/2]a[R2SiO3/2]b로 기재될 수 있으며, 여기서 아래첨자 a와 b는 상기 유기실록산 블록 공중합체중 실록시 단위의 몰분율을 나타낸다. 이들 화학식에서, a는 0.4 내지 0.9, 대안적으로 0.5 내지 0.9, 및 대안적으로 0.6 내지 0.9로 변화될 수 있다. 또한 이들 화학식에서, b는 0.1 내지 0.6, 대안적으로 0.1 내지 0.5, 및 대안적으로 0.1 내지 0.4로 변화될 수 있다.
상기 다이실록시 단위 화학식 중 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이다. 탄화수소기는 독립적으로 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴기일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 하이드로카르빌은 또한 할로겐 치환된 하이드로카르빌을 포함하며, 여기서 상기 할로겐은 염소, 불소, 브롬 또는 이들의 조합일 수 있다. 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기일 수 있으며, 대안적으로 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C18 알킬기일 수 있다. 대안적으로 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기, 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헥실일 수 있다. 대안적으로 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 메틸일 수 있다. 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 아릴기, 예로서 페닐, 나프틸, 또는 안트릴기일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 상기 언급된 알킬 또는 아릴기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 페닐, 메틸, 또는 이 둘의 조합 (예를 들면, R1 하나는 메틸일 수 있고 다른 R1은 페닐일 수 있다)이다.
상기 트라이실록시 단위 화학식 중 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 하이드로카르빌은 또한 할로겐 치환된 하이드로카르빌을 포함하며, 여기서 상기 할로겐은 염소, 불소, 브롬 또는 이들의 조합일 수 있다. 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 아릴기, 예로서 페닐, 나프틸, 안트릴기일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 알킬기, 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 상기 언급된 알킬 또는 아릴기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 페닐 또는 메틸이다.
상기 유기실록산 블록 공중합체는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 상기 기재된 바와 같은 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 몰분획을 포함하는 한, 추가의 실록시 단위, 예로서 M 실록시 단위, Q 실록시 단위, 다른 독특한 D 또는 T 실록시 단위 (예를 들면, R1 또는 R2 이외의 유기기를 갖는)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 아래첨자 a 및 b로 표기되는 몰분율들의 합계는 합해서 반드시 1이 될 필요는 없다. a + b의 합은 상기 유기실록산 블록 공중합체에 존재할 수 있는 다른 실록시 단위의 양을 고려하여 1 미만일 수 있다. 예를 들어, a + b의 합은 0.6 초과, 0.7 초과, 0.8 초과, 0.9 초과, 0.95 초과, 또는 0.98 또는 0.99 초과일 수 있다.
하나의 실시양태로, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 상기 언급한 중량%로, 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위와 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위로 본질적으로 이루어져 있는 한편, 실란올기 [≡SiOH]도 0.5 내지 25 몰% 포함하며, 여기서 R1 및 R2는 본 명세서에 기재된 바와 같다. 따라서, 이 실시양태에서, a + b의 합계 (몰분율을 이용하여 공중합체 중 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 양을 나타낼 때)는 0.95 초과, 대안적으로 0.98 초과이다. 또한, 상기 실시양태에서, 용어 "본질적으로 이루어진"은 상기 유기실록산 블록 공중합체에는 본 명세서에 기재되어있지 않은 다른 실록산 단위가 없다는 것을 설명하는 것이다.
하나의 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 30 중량% 이상의 다이실록시 단위, 대안적으로 50 중량% 이상, 대안적으로 60 중량% 이상, 또는 대안적으로 70 중량% 이상의 다이실록시 단위를 포함한다. 상기 유기실록산 블록 공중합체 중 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 양은 유기실록산 블록 공중합체 중 각각의 중량%에 따라 기재될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 다이실록시 단위가 화학식 [(CH3)2SiO2/2]를 갖는다. 추가의 실시양태에서, 다이실록시 단위가 화학식 [(CH3)(C6H5)SiO2/2]를 갖는다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체가 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 90 몰%, 예를 들면, 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 50 내지 90 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 60 내지 90 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 65 내지 90 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 70 내지 90 몰%; 또는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 80 내지 90 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 80 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 70 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 60 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 50 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 50 내지 80 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 50 내지 70 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 50 내지 60 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 60 내지 80 몰%; 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 60 내지 70 몰%; 또는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 70 내지 80 몰%를 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체가 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 60 몰%, 예를 들면, 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 20 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 30 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 35 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 40 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 50 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 20 내지 30 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 20 내지 35 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 20 내지 40 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 20 내지 50 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 20 내지 60 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 30 내지 40 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 30 내지 50 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 30 내지 60 몰%; 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 40 내지 50 몰%; 또는 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 40 내지 60 몰%를 포함한다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 화학식 [R1 2SiO2/2]a[R2SiO3/2]b, 및 몰분획을 사용하는 관련 화학식은 상기 유기실록산 블록 공중합체 중의 다이실록시 [R1 2SiO2/2] 및 트라이실록시 [R2SiO3/2] 단위의 구조적 정렬화(structural ordering)를 제한하지 않는다. 오히려, 이들 화학식은 아래첨자 a 및 b를 통하여 상기에 기재된 몰분율에 따라, 상기 유기실록산 블록 공중합체 중 상기 2종의 단위의 상대적인 양을 설명하기 위한 비-제한적 표기법을 제공한다. 유기실록산 블록 공중합체 중 다양한 실록시 단위의 몰 분율 뿐만 아니라 상기 실란올 함량은 29Si NMR 기술에 의해 결정될 수 있다.
상기 실란올기 (≡SiOH)에 대해 다시 언급하면, 유기실록산 블록 공중합체에 존재하는 실란올기의 양은, 일부 실시양태에서, 0.5내지 35 몰%의 실란올기 [≡SiOH], 대안적으로 2 내지 32 몰%의 실란올기 [≡SiOH], 및 대안적으로 8 내지 22 몰%의 실란올기 [≡SiOH]으로 변화된다. 실란올기는 유기실록산 블록 공중합체 내의 임의의 실록시 단위에 존재할 수 있다. 상기에 기재된 양은 유기실록산 블록 공중합체 내의 실란올기의 총량을 나타낸다. 하나의 실시양태에서, 상기 실란올기의 몰량 중 대부분이 트라이실록시 단위, 즉, 상기 블록 공중합체의 수지 성분에 결합된다.
일부 실시양태로, 본 명세서에 기재된 유기실록산 블록 공중합체가 0.5 내지 25 몰%의 실란올기 [≡SiOH] (예를 들면, 0.5 내지 5 몰%, 0.5 내지 10 몰%, 0.5 내지 15 몰%, 0.5 내지 20 몰%, 5 내지 10 몰%, 5 내지 15 몰%, 5 내지 20 몰%, 5 내지 25 몰%, 10 내지 15 몰%, 10 내지 20 몰%, 10 내지 25 몰%, 15 내지 20 몰%, 15 내지 25 몰%, 또는 20 내지 25 몰%)을 포함한다.
유기실록산 블록 공중합체의 수지 성분 상에 존재하는 실란올기는 유기실록산 블록 공중합체가 승온에서 추가로 반응하거나 경화되거나 가교결합할 수 있도록 한다. 비선형 블록들의 가교결합은 다양한 화학적 메카니즘 및/또는 부분(moiety)을 통하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기실록산 블록 공중합체 내의 비-선형 블록들의 가교결합은 유기실록산 블록 공중합체의 비-선형 블록에 존재하는 잔류 실란올기들의 축합으로부터 생길 수 있다.
상기 유기실록산 블록 공중합체 내의 비-선형 블록들의 가교결합은 또한 "자유 수지" 성분과 비-선형 블록 사이에서 일어날 수 있다. "자유 수지" 성분은 상기 유기실록산 블록 공중합체의 제조 동안 과량의 유기실록산 수지를 사용한 결과로서 유기실록산 블록 공중합체 중에 존재할 수 있다. 상기 자유 수지 성분은 비-선형 블록에 그리고 자유 수지 성분에 존재하는 잔류 실란올기들의 축합에 의해 비-선형 블록과 가교결합될 수 있다. 상기 자유 수지 성분은 대안적으로 본 명세서에 기재되는 바와 같이, 가교결합제로서 사용되는 것들과 같은 더 낮은 분자량 성분과의 반응에 의한 가교결합을 제공할 수 있다. 상기 자유 수지는 존재할 경우, 본 명세서에 기재된 실시양태의 유기실록산 블록 공중합체의 약 10% 내지 약 20 중량%, 예를 들면, 본 명세서에 기재된 실시양태의 유기실록산 블록 공중합체의 약 15% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
대안적으로, 특정의 화합물이 비-수지 블록을 가교결합시키기 위하여 유기실록산 블록 공중합체의 제조 중에 첨가될 수 있다. 이들 가교결합 화합물은 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란을 포함할 수 있으며 상기 유기실란은 유기실록산 블록 공중합체의 형성 중에 이용될 수 있다 (예를 들어, 본 명세서에 기재되는 바와 같은 방법의 단계(II)를 참조). 상기 언급한 화학식에서, R5은 일부 실시양태에서, C1 내지 C8 하이드로카르빌 또는 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌이고, X는 일부 실시양태에서, 가수분해가능한 기이며, q는 0, 1, 또는 2이다. R5는 대안적으로 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌, C1 내지 C8 알킬기, 페닐기, 또는 메틸기, 에틸기, 또는 메틸 및 에틸기의 조합일 수 있다. X는 임의의 가수분해가능한 기, 옥시모, 아세톡시, 할로겐 원자, 하이드록실 (OH), 또는 알콕시기일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 유기실란은 알킬트라이아세톡시실란, 예를 들어 메틸트라이아세톡시실란, 에틸트라이아세톡시실란, 또는 이들 둘의 조합이다. 구매가능한 대표적인 알킬트라이아세톡시실란은 ETS-900 (미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corp.))을 포함한다. 가교결합제로서 유용한 다른 적합한, 비-제한적인 유기실란은 메틸-트리스(메틸에틸케톡심)실란 (MTO), 메틸 트라이아세톡시실란, 에틸트라이아세톡시실란, 테트라아세톡시실란, 테트라옥심실란, 다이메틸 다이아세톡시실란, 다이메틸 다이옥심실란, 메틸 트리스(메틸메틸케톡심)실란을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체 내의 가교결합은 실란올기의 축합으로부터 생성되는, 실록산 결합 ≡Si-O-Si≡이다.
상기 유기실록산 블록 공중합체 중 가교결합의 양은 GPC 기술을 이용하는 것과 같은 것에 의해 유기실록산 블록 공중합체의 평균 분자량을 측정함으로써 추정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유기실록산 블록 공중합체가 가교결합되면 평균 분자량이 증가한다. 따라서, 유기실록산 블록 공중합체의 평균 분자량, 선형 실록시 성분 (즉, 그의 중합도로 나타내는 바와 같은 사슬 길이)의 선택, 및 비-선형 블록의 분자량 (이는 유기실록산 블록 공중합체의 제조에 사용되는 유기실록산 수지의 선택에 의해 주로 제어될 수 있다)이 주어질 경우 가교결합 정도가 추정될 수 있다.
상기 유기실록산 블록 공중합체는 예를 들어 유기 용매 중 유기실록산 블록 공중합체의 용액의 필름을 캐스팅하고 용매를 증발시킴으로써 고체 형태로 단리될 수 있다. 상기 고체 형태가 광 가이드로 기재될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체 용액으로부터 단리된 고체 형태는 두께, 예를 들면, 약 20 마이크론 내지 약 2 mm; 약 30 마이크론 내지 약 1 mm; 또는 약 40 마이크론 내지 약 800 마이크론의 두께 범위를 가질 수 있다. 상기 필름은 용매를 제거하여 고체 형태, 예를 들어, 필름을 발생시키는, 임의의 방법으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 필름은 슬롯 다이 코팅법 (slot die coating), 그라비아 코팅법 (gravure coating), 롤투롤 가공 기술 (roll-to-roll processing technique) 등을 사용하여 형성시킬 수 있다. 대안적으로, 유기실록산 블록 공중합체의 고체 형태는 수지 성분의 유리 전이 온도 이상에서 고체 공중합체를 가열하고 용융물을 가공함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 고체 유기실록산 블록 공중합체를 압출기 또는 3개롤밀에 통과시킴으로써 용융물 (molten mass)을 생성시키고 이어서 이를 냉각된 스테인레스 스틸 롤과 같은 냉각된 표면, 유체 유사 냉각수 또는 질소 퍼지와 같은 가스로 옮길 수 있다. 슬롯 다이 코팅법과 같은 용액 주조법 또는 용융 압출법 둘을 통하여, 고체 유기실록산 블록 공중합체가 실리콘화된 PET와 같은 이형 라이너 또는 불소화된 라이너에 도포될 수 있다. 이들 라이너는 전형적으로 매끄럽지만 예를 들어, 반사방지 표면에 또는 반사방지 표면으로도 텍스쳐화될 수 있다. 또한, 진공 적층화를 포함하는 후속되는 가공 단계는 거친 표면의 적용을 통해서 이득을 얻을 수 있다. 이 방법에서, 진공은 더욱 용이하게 배기될 수 있다. 또한, 거친 필름을 LED 소자/광원 위에 놓고 이동시킬 수 있다.
고체 건조 또는 형성시, 상기 유기실록산 블록 공중합체의 비-선형 블록은 일부 실시양태에서, 함께 응집하여 "나노-도메인"을 형성한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "대부분 응집된"이란 유기실록산 블록 공중합체 중 비-선형 블록의 대다수 (예를 들면, 50% 초과; 60% 초과; 75% 초과, 80% 초과, 90% 초과; 약 75% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 90%, 또는 약 75% 내지 약 85%)가 일부 실시양태에서, "나노-도메인"으로 본 명세서에서 기재된, 고체 조성물의 특정 영역에서 발견되는 것을 설명하는 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "나노-도메인"은 상 분리되어 있으며 적어도 하나의 치수, 예를 들어, 1 내지 100 나노미터의 크기를 갖는, 길이, 폭, 깊이, 또는 높이를 갖는 고체 조성물 내의 상 영역을 설명하는 것이다. 나노-도메인은 형상이 다양하여서 나노-도메인의 적어도 하나의 치수의 크기가 1 내지 100 나노미터인 것을 제공할 수 있게 된다. 따라서, 나노-도메인은 규칙적인 또는 불규칙적인 형상일 수 있다. 나노-도메인은 구형, 관형, 그리고 몇몇 경우에 라멜라형일 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체 (예를 들어, 고체 조성물)는 제1상과 비화합성 제2상을 포함할 수 있으며, 상기 제1상은 주로 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2]를 포함하고 상기 제2상은 주로 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2]를 포함하며, 이때 상기 비-선형 블록은 나노-도메인으로 응집하고 이는 상기 제1상과 비화합성이다.
상기 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 구조적 정렬화, 및 나노-도메인의 특성은 소정의 분석 기술, 예를 들어 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscopic; TEM) 기술, 원자력 현미경법(Atomic Force Microscopy; AFM), 예각 중성자 산란법, 예각 X-선 산란법 및 주사 전자 현미경법을 이용하여 결정될 수 있다.
대안적으로, 유기실록산 블록 공중합체 중 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 구조적 정렬화, 및 나노-도메인의 형성은 예를 들어, 유기실록산 블록 공중합체가 코팅으로 사용될 때, 상기 고체 조성물의 특정의 물리적 특성에 의해 추론될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체 및/또는 고체 조성물로부터 형성되는 코팅은 95%를 초과하는 가시광선의 광투과율을 갖는다. 그러한 광학적 투명도는 가시광선이 매질을 통과할 수 있고 크기가 150 나노미터를 초과하는 입자 (또는 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 도메인)에 의해 회절되지 않을 때 가능하다. 상기 입자 크기 (도메인)가 감소함에 따라, 광학적 투명도가 증가할 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체 는 각각, 선형 D 단위 블록과 비-선형 T 단위 블록의 응집체로부터 생성되는 상 분리된 "연성" 및 "경성" 세그먼트를 포함할 수 있다. 이들 각각의 연성 및 경성 세그먼트는 유리 전이 온도 (Tg)를 달리함으로써 결정되거나 추론될 수 있다. 따라서 선형 세그먼트는 "연성" 세그먼트로 기재될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 연성 세그먼트는 낮은, 예를 들면 25℃ 미만, 대안적으로 0℃ 미만, 또는 대안적으로 -20℃보다 훨씬 더 낮은 Tg, 를 갖는다. 상기 선형 세그먼트는 다양한 조건에서 "유체" 유사 행태를 유지할 수 있다. 반대로, 비-선형 블록은 "경성 세그먼트"로 기재될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 상기 경성 세그먼트는 더 높은, 예를 들면, 30℃ 초과, 대안적으로 40℃ 초과, 또는 대안적으로 50℃보다 훨씬 더 높은 Tg, 값을 갖는다.
다양한 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 가공 온도 (T가공)가 상기 유기실록산 블록 공중합체를 최종적으로 경화시키는데 요구되는 온도 (T경화)보다 더 낮기 때문에, 즉, T가공 < T경화이기 때문에 여러번 가공될 수 있다. 그러나, T가공을 T경화보다 높게 할 때 상기 유기실록산 블록 공중합체가 경화되고 고온 안정성을 성취하게 된다. 따라서, 본 발명의 수지-선형 유기폴리실록산 블록 공중합체는 소수성, 고온 안정성, 수분/UV 내성과 같이, 실리콘과 관련된 효과와 함께, "재가공가능함"이라는 상당한 이점을 제공한다.
하나의 실시양태로, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 "경화성"이다. 상기 실시양태에서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 유기실록산 블록 공중합체의 경화를 통하여 추가적인 물리적 특성 변화를 일으킬 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 상기 유기실록산 블록 공중합체는 특정한 양의 실란올기를 포함한다. 이들 실란올기의 존재는 추가적인 반응성, 예를 들면, 경화 메카니즘을 허용할 수 있다. 경화시, 유기실록산 블록 공중합체의 물리적 특성이 추가로 변화될 수 있다.
상기에 기재된 바와 같은 유기실록산 블록 공중합체 중 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 구조적 정렬화는 상기 유기실록산 블록 공중합체가 형성될 때 특정의 독특한 물리적 특성 특징들을 상기 유기실록산 블록 공중합체에 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기실록산 블록 공중합체에서의 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 구조적 정렬화는 가시광의 높은 광투과율을 허용할 수 있다. 또한 구조적 정렬화는 유기실록산 블록 공중합체가 가열시에 유동 및 경화되게 하지만 실온에서는 안정하게 남아 있도록 할 수 있다. 상기 실록시 단위는 또한 적층화 기술을 사용하여 가공할 수 있다. 이들 특성은 저렴한 비용과 에너지 효율적인 용이한 절차를 제공하면서 내후성 및 내구성이 향상되도록 다양한 전자 물품용 코팅을 제공하는데 유용할 수 있다.
일부 실시양태로, 광 가이드가 본 명세서에 개시되어 있는 잠재적 메카니즘을 통하여 상이한 영역에서 상이한 굴절률을 갖는다. 상기 생성된 굴절률 구배는 다양한 실시예에서, 점진적일 수 있거나 갑작스러운 변화를 포함할 수 있다. 상기 생성된 굴절률은 광 가이드의 각 영역에서 상이한 조성물 (예를 들면, 한 영역에서는 [Me2SiO2/2] 선형 부분과 [PhSiO3/2] 수지 부분을 포함하는 유기실록산 블록 공중합체 조성물을, 다른 영역에서는 [PhMeSiO2/2] 선형 부분과 [PhSiO3/2] 수지 부분을 포함하는 다른 유기실록산 블록 공중합체 조성물)을 사용함으로써 생성될 수 있으며; 각 영역에서 동일한 조성물을 다른 농도로 사용함으로써 생성될 수 있고; 각 영역 내에서 또는 한 영역에서 다음으로 가면서 조성물의 특정 성분의 농도 또는 몰량에서의 구배 (예를 들면, 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 및/또는 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 및/또는 실란올기의 몰%에서의 구배, 예로서 다이실록시 단위와 트라이실록시 단위의 구배; 다이실록시 단위, 트라이실록시 단위, 및 실란올기의 구배; 트라이실록시 단위와 실란올기의 구배 또는 다이실록시 단위와 실란올기의 구배가 있다)로부터 생성될 수 있으며; 한 영역 중에 첨가제 또는 상기 조성물의 합성으로부터의 부산물 (예를 들면, 본 명세서에 기재된 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체에 포함되는 선형 성분의 합성으로부터 생성되는 PhMe-사이클릭 부산물)의 존재/부재 및 다른 영역에서 다른 첨가물 또는 조성물의 합성으로부터의 부산물의 존재/부재로부터 생성될 수 있고; 각 영역의 조성물에 존재하는 특정의 특징부의 크기 또는 타입에서의 차이 (예를 들어, 제1 영역은 주어진 크기 또는 크기 분포를 갖는 라멜라 특징부를 포함할 수 있는 반면, 제2 영역은 주어진 크기 또는 크기 분포를 갖는 구형 특징부를 포함할 수 있다); 또는 한 영역의 조성물에 대한 다른 영역에서의 조성물 사이에서의 상기 언급한 차이의 임의의 조합으로부터 생성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "영역" 또는 "영역들"은 광의적으로 유기실록산 블록 공중합체의 비-선형 블록의 응집에 의해 형성되는 "나노-도메인"을 언급할 수 있다. 상기 나노-도메인의 형태학은 형상에 있어서 규칙적 또는 불규칙적일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노-도메인의 형태학은 본 명세서에 제시된 바와 같은, 구형의 형상, 관형의 형상, 관형의 형상, 및 일부 예에서 라멜라 형상일 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체의 형성 방법:
유기실록산 블록 공중합체는 I) a) 선형 유기실록산과 b)이의 화학식 중 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 60 몰% 이상 포함하는 유기실록산 수지를, c) 용매중에서 반응시키는 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성시킬 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 선형 유기실록산이 화학식 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 400이며, q는 0, 1, 또는 2이고, E는 탄소 원자를 1개 이상 (예를 들어, 탄소 원자 1 내지 10개; 탄소 원자 1 내지 5개; 탄수 원자 1 내지 4개; 또는 탄소 원자 1 내지 3개)를 포함하는 가수분해가능한 기이다. 다른 실시양태에서, 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 또 다른 실시양태에서, 단계 I에서 사용되는 a) 및 b)의 양은 상기 유기실록산 블록 공중합체에 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2] 40 내지 90 몰%와 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2] 10 내지 60 몰%를 제공하도록 선택된다. 추가의 실시양태에서, 단계 I에서 첨가되는 선형 유기실록산 중 95 중량% 이상이 상기 유기실록산 블록 공중합체 내에 포함된다.
또 다른 실시양태에서, 상기 방법은 II) 단계 I)로부터의 유기실록산 블록 공중합체를, 예를 들면, 상기 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위를 가교결합시키고/시키거나 상기 유기실록산 블록 공중합체의 중량 평균 분자량 (Mw)을 50% 이상 증가시키기 위하여 반응시키는 단계를 포함한다. 추가의 실시양태는 저장 안정성 및/또는 광학적 투명성을 향상시키기 위하여 유기실록산 블록 공중합체를 추가로 가공하는 단계 및/또는 유기 용매를 제거하는 선택적인 단계를 포함한다.
상기 제1 단계의 반응은 일반적으로 하기 반응도식에 따라 나타낼 수 있다:
Figure 112014099168798-pct00003
상기 식에서 유기실록산 수지 상의 다양한 OH기 (즉, SiOH기)은 선형 유기실록산 상의 가수분해가능한 기 (E)와 반응하여 유기실록산 블록 공중합체와 H-(E) 화합물을 형성할 수 있다. 상기 단계 I에서의 반응은 유기실록산 수지와 선형 유기실록산 간의 축합 반응으로 기재될 수 있다.
(a) 선형 유기실록산:
본 발명의 방법의 단계 I에서의 성분 a)는 화학식 R1 q(E)(3-q)SiO(R1 2SiO2/2)nSi(E)(3-q) R1 q를 갖는 선형 유기실록산이며, 여기서, 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, 아래첨자 "n"은 선형 유기실록산의 중합도(dp)로 간주될 수 있으며, 10 내지 400으로 다양할 수 있고, 아래첨자 "q"는 0, 1 또는 2일 수 있으며, E는 1개 이상의 탄소 원자를 함유하는 가수분해가능한 기이다. 성분 a)는 화학식 R1 q(E)(3-q)SiO(R1 2SiO2/2)nSi(E)(3-q) R1 q를 갖는 선형 유기실록산으로 기재되지만, 당업자라면 소량의 대안적인 실록시 단위, 예를 들어 T (R1SiO3/2) 실록시 단위가 선형 유기실록산 내로 포함되어서 여전히 성분 a)로 사용될 수 있음을 인식하고 있다. 이와 같이, 유기실록산은 대다수의 D (R1 2 "SiO"2/2) 실록시 단위를 가짐으로써 "주로" 선형인 것으로 간주될 수 있다. 더욱이, 성분 a)로 사용되는 선형 유기실록산은 몇몇 선형 유기실록산들의 조합일 수 있다. 또한 추가로, 성분 a)로서 사용되는 선형 유기실록산은 실란올기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태로, 성분 a)로서 사용되는 선형 유기실록산은 약 0.5 내지 약 5 몰 %의 실란올기, 예를 들면, 약 1 몰 % 내지 약 3 몰 %; 약 1 몰% 내지 약 2 몰% 또는 약 1 몰% 내지 약 1.5 몰% 실란올기를 포함한다.
상기 선형 유기실록산 화학식 중 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이다. 탄화수소기는 독립적으로 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴기일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 하이드로카르빌은 또한 할로겐 치환된 하이드로카르빌을 포함하며, 여기서 상기 할로겐은 염소, 불소, 브롬 또는 이들의 조합일 수 있다. 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기일 수 있으며, 대안적으로 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C18 알킬기일 수 있다. 대안적으로 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기, 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헥실일 수 있다. 대안적으로 각각의 R1 은 각 경우, 독립적으로 메틸일 수 있다. 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 아릴기, 예로서 페닐, 나프틸, 또는 안트릴기일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 상기 언급된 알킬 또는 아릴기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R1은 각 경우, 독립적으로 페닐, 메틸, 또는 이 둘의 조합 (예를 들면, R1 하나는 메틸일 수 있고 다른 R1은 페닐일 수 있다)이다.
E는 탄소 원자를 1개 이상 함유하는 임의의 가수분해가능한 기로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, E가 옥시모, 에폭시, 카르복시, 아미노, 아미도기 또는 이의 조합으로부터 선택된다. 대안적으로, E는 화학식 R1 C(=O)O-, R1 2C=N-O-, 또는 R4C=N-O-를 가질 수 있으며, 여기서, R1은 상기에 정의된 바와 같고, R4는 하이드로카르빌이다. 하나의 실시양태에서, E는 H3CC(=O)O- (아세톡시)이며, q는 1이다. 하나의 실시양태에서, E는 (CH3)(CH3CH2)C=N-O- (메틸에틸케톡시이밀)이고 q는 1이다.
하나의 실시양태에서, 상기 선형 유기실록산은 화학식 (CH3)q(E)(3-q)SiO[(CH3)2SiO2/2)]nSi(E)(3-q)(CH3)q를 가지며, 여기서, E, n 및 q는 상기에 정의된 바와 같다.
하나의 실시양태에서, 상기 선형 유기실록산은 화학식 (CH3)q(E)(3-q)SiO[(CH3)(C6H5)SiO2/2)]nSi(E)(3-q)(CH3)q를 가지며, 여기서, E, n 및 q는 상기에 정의된 바와 같다.
성분 a)로 적합한 선형 유기실록산의 제조 방법은 공지되어 있다. 일부 실시양태에서, 실란올 종결된 폴리다이유기실록산을 알킬트라이아세톡시실란 또는 다이알킬케톡심과 같은 "말단 차단" 화합물과 반응시킨다. 말단 차단 반응의 화학량론적 양은 폴리다이유기실록산 상의 모든 실란올기와 반응하기에 충분한 양의 말단 차단 화합물이 첨가되도록 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리다이유기실록산 상의 실란올 1몰 당 1몰의 말단 차단 화합물이 사용된다. 대안적으로, 약간 몰 과량의, 예를 들어 1 내지 10%의 말단 차단 화합물이 사용될 수 있다. 상기 반응은 무수 조건하에서 수행하여 실란올 폴리다이유기실록산의 축합반응을 최소화할 수 있다. 일부 실시양태에서, 실란올 말단형 폴리다이유기실록산 및 말단 차단 화합물을 무수 조건 하에 유기 용매에 용해시키고, 실온 또는 승온 (용매의 비점까지)에서 반응시킨다.
(b) 유기실록산 수지:
본 발명의 방법에서의 성분 b)는 이의 화학식 중에 60 몰% 이상의 [R 2SiO3/2] 실록시 단위를 포함하는 유기실록산 수지이며, 여기서, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 하이드로카르빌은 또한 할로겐 치환된 하이드로카르빌을 포함하며, 여기서 상기 할로겐은 염소, 불소, 브롬 또는 이들의 조합일 수 있다. 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 아릴기, 예로서 페닐, 나프틸, 안트릴기일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 알킬기, 예로서 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 상기 언급된 알킬 또는 아릴기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R2는 각 경우, 독립적으로 페닐 또는 메틸이다.
상기 유기실록산 수지는 임의의 양 및 조합의 다른 M, D, 및 Q 실록시 단위를 함유할 수 있는데, 단, 상기 유기실록산 수지는 70 몰% 이상의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유하며, 대안적으로 상기 유기실록산 수지는 80 몰% 이상의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유하고, 대안적으로 상기 유기실록산 수지는 90 몰% 이상의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유하거나, 대안적으로 상기 유기실록산 수지는 95 몰% 이상의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유한다. 일부 실시양태에서, 상기 유기실록산 수지는 약 70 내지 약 100 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 예를 들면, 약 70 내지 약 95 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위, 약 80 내지 약 95 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위 또는 약 90 내지 약 95 몰%의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유한다. 성분 b)로 유용한 유기실록산 수지는 "실세스퀴옥산" 수지로 공지된 것들을 포함한다.
상기 유기실록산 수지의 중량 평균 분자량 (Mw)을 제한되지 않지만, 일부 실시양태에서, 1000 내지 10,000, 또는 대안적으로 1500 내지 5000 g/몰의 범위이다.
당업자라면, 그러한 많은 양의 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 함유하는 유기실록산 수지가 본질적으로 특정한 농도의 Si-OZ를 가질 것임을 인식하고 있으며, 여기서, Z는 수소 (즉, 실란올), (OZ가 알콕시기가 되도록) 알킬기일 수 있거나, 또는 대안적으로 OZ는 또한 "E" 가수분해가능한 기들 중 임의의 것일 수 있으며 이는 상기에 기재된 바와 같다. 유기실록산 수지 상에 존재하는 모든 실록시기의 몰 퍼센트로서의 Si-OZ 함량은 29Si NMR에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 유기실록산 수지 상에 존재하는 OZ 기의 농도는, 수지의 제조 양식 및 후속적인 처리에 따라 달라질 것이다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 방법에서 사용하기에 적합한 유기실록산 수지의 실란올(Si-OH) 함량은 5 몰% 이상, 대안적으로 10 몰% 이상, 대안적으로 25 몰%, 대안적으로 40 몰%, 또는 대안적으로 50 몰%의 실란올 함량을 가질 것이다. 다른 실시양태에서, 상기 실란올 함량은 약 5 몰 % 내지 약 60 몰 %, 예를 들면, 약 10 몰 % 내지 약 60 몰 %, 약 25 몰 % 내지 약 60 몰%, 약 40 몰% 내지 약 60 몰 %, 약 25 몰 % 내지 약 40 몰% 또는 약 25 몰 % 내지 약 50 몰 %이다.
60 몰% 이상의 [R2 moleSiO3/2] 실록시 단위를 함유하는 유기실록산 수지, 및 이의 제조 방법은 당업계에 공지되어 있다. 이들은 일부 실시양태에서 규소 원자 상에 3개의 가수분해가능한 기, 예를 들어 할로겐 또는 알콕시기를 갖는 유기실란을 유기 용매 중에서 가수분해시킴으로써 제조된다. 실세스퀴옥산 수지의 제조에 대해 대표적인 예를 미국 특허 제5,075,103호에서 발견할 수 있다. 또한, 많은 유기실록산 수지가 구매가능하며, 이는 고체 (플레이크 또는 분말)로서 또는 유기 용매에 용해된 것으로서 판매된다. 성분 b)로 유용한 적합한, 비제한적인, 구매가능한 유기실록산 수지에 다우 코닝(Dow Corning)(등록상표) 217 플레이크 수지, 233 플레이크, 220 플레이크, 249 플레이크, 255 플레이크, Z-6018 플레이크(다우 코닝 코포레이션, 미국 미시간주 미들랜드 소재)가 포함된다.
당업자라면 그러한 많은 양의 [R2SiO3/2] 실록시 단위 및 실란올 함량을 포함하는 유기실록산 수지가 특히 높은 습도의 조건에서 물 분자를 또한 보유할 수 있음을 추가로 인식하고 있다. 따라서, 단계 I에서의 반응 이전에 유기실록산 수지를 "건조"시킴으로써 수지 상에 존재하는 과량의 물을 제거하는 것이 흔히 유익하다. 이는 유기실록산 수지를 유기 용매에 용해시키고, 가열 환류시키고, 분리 기술 (예를 들어 딘스타크 트랩(trap) 또는 등가의 공정)에 의해 물을 제거함으로써 성취될 수 있다.
단계 I의 반응에서 사용되는 a) 및 b)의 양은 다이실록시 단위 [R1 2SiO2/2] 40 내지 90 몰%와 트라이실록시 단위 [R2SiO3/2] 10 내지 60 몰%를 포함하는 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체를 제공하도록 선택된다. 성분 a) 및 b)에 존재하는 다이실록시 및 트라이실록시 단위의 몰%는 29Si NMR 기술을 이용하여 쉽게 결정될 수 있다. 그 후 출발 몰%에 의해 단계 I에서 사용되는 성분 a) 및 b)의 매스 양(mass amount)이 결정된다.
선택된 성분a) 및 b)의 양은 몰 과량의 유기실록산 수지 상의 실란올기 대 첨가된 선형 유기실록산의 양을 생성시킬 수 있다. 따라서, 단계 I에서 첨가된 모든 선형 유기실록산과 잠재적으로 반응하기에 충분한 양의 유기실록산 수지가 첨가될 수 있다. 이와 같이, 몰 과량의 유기실록산 수지가 사용된다. 사용량은 선형 유기실록산 1몰당 사용되는 유기실록산 수지의 몰을 설명함으로써 결정될 수 있다.
상기에 논의된 바와 같이, 단계 I에서 수행되는 반응은 선형 유기실록산의 가수분해가능한 기와 유기실록산 수지 상의 실란올기 사이의 축합 반응이다. 본 명세서에 기재된 방법의 단계 II에서의 추가의 반응을 위하여, 형성된 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 수지 성분 상에 충분한 양의 실란올기가 남아 있을 필요가 있다. 일부 실시양태에서, 10 몰 % 이상, 대안적으로 20 몰 % 이상, 또는 대안적으로 30 몰 % 이상의 실란올이 본 명세서에 기재된 방법의 단계 I에서 생산되는 바와 같은 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위 상에 남아 있을 수 있다. 일부 실시양태에서, 약 10 몰 % 내지 약 60 몰 %, 예를 들면, 약 20 몰 % 내지 약 60 몰 %, 또는 약 30몰 % 내지 약 60 몰 %가 본 명세서에 기재된 방법의 단계 I에서 생산되는 바와 같은 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위 상에 남아 있을 수 있다.
상기 언급된 (a) 선형 유기실록산을 (b) 유기실록산 수지와 반응시키기 위한 반응 조건은 제한되지 않는다. 일부 실시양태에서, 반응 조건은 a) 선형 유기실록산과 b) 유기실록산 수지 간의 축합형 반응이 수행되도록 선택된다. 다양한 비-제한적인 실시양태 및 반응 조건들이 본 명세서의 실시예에 기재되어 있다. 일부 실시양태에서, (a) 선형 유기실록산과 (b) 유기실록산 수지는 실온에서 반응한다. 다른 실시양태에서, (a) 및 (b)는 실온을 초과하는 그리고 최대 약 50, 75, 100, 또는 심지어 최대 150℃의 범위인 온도에서 반응시킨다. 대안적으로, (a) 및 (b)는 용매의 환류 온도에서 함께 반응시킬 수 있다. 또 다른 실시양태에서, (a) 및 (b)는 실온보다 5, 10, 또는 심지어 10℃ 초과만큼 더 낮은 온도에서 반응시킨다. 또 다른 실시양태에서, (a) 및 (b)는 1, 5, 10, 30, 60, 120, 또는 180분의 시간 동안, 또는 훨씬 더 긴 시간 동안 반응시킨다. 일부 실시양태에서, (a) 및 (b)는 질소 또는 비활성 기체와 같은 불활성 대기하에서 반응시킨다. 대안적으로, (a)와 (b)는 약간의 수증기 및/또는 산소를 포함하는 대기 하에서 반응시킬 수 있다. 또한, (a) 및 (b)는 임의의 크기의 용기에서 그리고 혼합기, 와동기, 교반기, 가열기 등을 포함하는 임의의 장비를 사용하여 반응시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, (a) 및 (b)는 극성 또는 비극성일 수 있는 1종 이상의 유기 용매 중에서 반응시킨다. 대표적인 방향족 용매로는 톨루엔, 자일렌, 벤젠 등이 있다. 유기 용매에 용해되는 유기실록산 수지의 양은 달라질 수 있지만, 상기 양은 선형 유기실록산의 사슬 연장 또는 유기실록산 수지의 조기 축합이 최소화되도록 선택될 수 있다.
성분 a)와 b)의 첨가 순서는 변화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 선형 유기실록산이 유기 용매에 용해된 유기실록산 수지의 용액에 첨가된다. 이러한 첨가 순서는, 선형 유기실록산의 사슬 연장 또는 유기실록산 수지의 조기 축합을 최소화하면서 선형 유기실록산 상의 가수분해가능한 기와 유기실록산 수지 상의 실란올기의 축합을 향상시키는 것으로 믿어진다. 다른 실시양태에서, 상기 유기실록산 수지가 유기 용매에 용해된 선형 유기실록산의 용액에 첨가된다.
단계 I에서의 반응의 진행, 및 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 형성은 다양한 분석 기술, 예를 들어 GPC, IR, 또는 29Si NMR에 의해 모니터링될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단계 I에서의 상기 반응은 단계 I에서 첨가되는 선형 유기실록산의 95 중량% 이상 (예를 들면, 96 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량%)가 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체내로 포함될 때까지 지속시킨다.
유기실록산 블록 공중합체를 제조하기 위한 방법의 단계 II)는 추가로 단계 I)로부터의 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체를 반응시켜 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위들을 가교결합시켜서 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 분자량을 50% 이상 만큼, 대안적으로 60% 이상 만큼, 대안적으로 70% 만큼, 대안적으로 80% 이상 만큼, 대안적으로 90% 이상 만큼, 또는 대안적으로 100% 이상 만큼 증가시키는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 단계 II)는 추가로 단계 I)로부터의 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체를 반응시켜 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 단위들을 가교결합시켜서 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 분자량을 약 50% 내지 약 100%, 예를 들어, 약 60% 내지 약 100%, 약 70% 내지 약 100%, 약 80% 내지 약 100% 또는 약 90% 내지 약 100% 만큼 증가시키는 것을 포함한다.
본 방법의 제2 단계의 반응은 일반적으로 하기 반응도식에 따라 나타낼 수 있다:
Figure 112014099168798-pct00004
단계 II의 반응이 단계 I에서 형성된 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 트라이실록시 블록들을 가교결합시키며 이는 블록 공중합체의 평균 분자량을 증가시킬 것으로 생각된다. 또한 본 발명자는 트라이실록시 블록들의 가교결합이 트라이실록시 블록들의 응집된 농축물을 갖는 블록 공중합체를 제공하며, 이는 궁극적으로는 블록 공중합체의 고체 조성물 중 "나노-도메인"의 형성을 도울 수 있다고 생각한다. 환언하면, 트라이실록시 블록들의 이러한 응집된 농축물은 블록 공중합체가 필름 또는 경화 코팅과 같은 고체 형태로 단리될 때 상 분리될 수 있다. 블록 공중합체 내에서의 트라이실록시 블록의 응집된 농축 및 후속되는 상기 블록 공중합체를 함유하는 고체 조성물 중 "나노-도메인"의 형성은 이들 조성물의 향상된 광학적 투명도 뿐만 아니라 이들 물질과 관련된 다른 물리적 특성상의 이익을 제공할 수 있다.
단계 II에서의 가교결합 반응은 다양한 화학적 메카니즘 및/또는 부분을 통하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체 내의 비-선형 블록들의 가교결합은 공중합체의 비-선형 블록에 존재하는 잔여 실란올기들의 축합으로부터 생성될 수 있다. 블록 공중합체 내의 비선형 블록들의 가교결합은 또한 "자유 수지" 성분과 비-선형 블록 사이에서 일어날 수 있다. "자유 수지" 성분은 블록 공중합체의 제조의 단계 I에서의 과량의 유기실록산 수지의 사용의 결과로서 블록 공중합체 조성물에 존재할 수 있다. 자유 수지 성분은 비-선형 블록 상에 그리고 자유 수지 상에 존재하는 잔여 실란올기들의 축합에 의해 비-선형 블록과 가교결합될 수 있다. 자유 수지는 본 명세서에 기재되는 바와 같이, 가교결합제로서 첨가되는 더욱 낮은 분자량의 화합물과 반응함으로써 가교결합을 제공할 수 있다.
단계 II는 단계 I의 수지-선형 유기실록산의 형성 시에 동시에 일어날 수 있거나, 또는 단계 II의 반응을 수행하기 위하여 조건을 변경시킨 별도의 반응을 포함할 수 있다. 단계 II의 반응은 단계 I과 동일한 조건에서 일어날 수 있다. 이러한 상황에서, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체가 형성됨에 따라 단계 II의 반응이 진행된다. 대안적으로, 단계 I)에 사용되는 반응 조건은 단계 II 반응까지 더 연장된다. 대안적으로, 반응 조건을 변화시키거나 또는 추가의 성분들을 첨가하여 단계 II의 반응을 수행할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 단계 II 반응 조건들은 출발 선형 유기실록산에 사용되는 가수분해가능한 기 (E)의 선택에 따를 수 있다. 선형 유기실록산 중 (E)가 옥심기일 때, 단계 II의 반응은 단계 I과 동일한 반응 조건 하에서 일어나는 것이 가능하다. 즉, 선형-수지 유기실록산 블록 공중합체가 단계 I에서 형성될 때, 이는 수지 성분 상에 존재하는 실란올기들의 축합을 통하여 계속하여 반응하여 수지-선형 유기실록산 공중합체의 분자량을 추가로 증가시킬 것이다. 임의의 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, (E)가 옥시모기일 때, 단계 I에서의 반응으로부터 생성되는 가수분해된 옥시모기 (예를 들어 메틸 에틸케톡심)이 단계 II의 반응을 위한 축합 촉매로서 작용할 수 있다고 생각된다. 이와 같이, 단계 II의 반응은 단계 I과 동일한 조건 하에서 동시에 진행될 수 있다. 환언하면, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체가 단계 I에서 형성될 때, 이는 공중합체의 수지 성분 상에 존재하는 실란올기들의 축합 반응을 통하여 그의 분자량이 추가로 증가되도록 동일 반응 조건 하에서 추가로 반응할 수 있다. 그러나, 선형 유기실록산 상의 (E)가 아세톡시기일 때, 생성된 가수분해된기 (아세트산)은 단계 II)의 반응을 충분하게 촉매하지 못한다. 따라서, 이러한 상황에서 단계 II 반응은 상기 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체의 수지 성분의 축합을 수행하기 위한 추가의 성분에 의해 향상될 수 있다.
하나의 실시양태로, 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란을 단계 II) 중에 첨가하며, 여기서 R5는 C1 내지 C8 하이드로카르빌 또는 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌이고, X는 가수분해가능한 기이며, q는 0, 1, 또는 2이다. R5는 C1 내지 C8 하이드로카르빌 또는 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌이거나, 또는 대안적으로 R5는 C1 내지 C8 알킬기, 또는 대안적으로 페닐기이거나, 또는 대안적으로 R5는 메틸, 에틸, 또는 메틸과 에틸의 조합이다. X는 임의의 가수분해가능한 기이며, 대안적으로 X는 상기에 정의된 바와 같이 E, 할로겐 원자, 하이드록실(OH), 또는 알콕시기일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 유기실란은 알킬트라이아세톡시실란, 예를 들어 메틸트라이아세톡시실란, 에틸트라이아세톡시실란, 또는 이들 둘의 조합이다. 구매가능한 대표적인 알킬트라이아세톡시실란은 ETS-900 (미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corp.))을 포함한다. 상기 실시양태에서 유용한 다른 적합한 비제한적 유기실란으로 메틸-트리스(메틸에틸케톡심)실란(MTO), 메틸 트라이아세톡시실란, 에틸 트라이아세톡시실란, 테트라아세톡시실란, 테트라옥심실란, 다이메틸 다이아세톡시실란, 다이메틸 다이옥심실란, 메틸 트리스(메틸메틸케톡심)실란이 있다.
단계 II) 동안 첨가될 때 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란의 양은 달라질 수 있지만, 본 방법에서 사용되는 유기실록산 수지의 양을 기준으로 할 수 있다. 사용되는 실란의 양은 유기실록산 수지 상의 Si 몰 당 2 내지 15 몰%의 유기실란의 화학양론적 몰량을 제공할 수 있다. 또한, 단계 II) 동안 첨가되는, 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란의 양은 유기실록산 블록 공중합체 상의 모든 실란올기를 소비하는 것은 아닌 화학량론적 양을 보장하도록 조절된다. 하나의 실시양태에서, 단계 II에서 첨가되는 유기실란의 양은 0.5 내지 35 몰%의 실란올기 [≡SiOH]을 함유하는 유기실록산 블록 공중합체를 제공하도록 선택된다.
본 발명의 방법 중의 단계 III은 선택적이며, 저장 안정성 및/또는 광학적 투명도를 향상시키기 위한 전술한 방법 단계를 사용하여 형성된 유기실록산 블록 공중합체를 추가로 가공하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 어구 "추가로 가공하는"은 저장 안정성 및/또는 광학적 투명도를 향상시키기 위하여 유기실록산 블록 공중합체를 임의로 추가로 반응시키거나 또는 처리하는 것을 설명하는 것이다. 단계 II에서 생성되는 바와 같은 유기실록산 블록 공중합체는 상당한 양의 반응성 "OZ"기 (즉 ≡SiOZ 기, " 여기서," Z는 상기에 기재된 바와 같음) 및/또는 X기 (여기서 X는 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란이 단계 II에서 사용될 때 유기실록산 블록 공중합체 내로 도입됨)을 포함할 수 있다. 이 단계에서 유기실록산 블록 공중합체 상에 존재하는 OZ기는 수지 성분 상에 원래 존재했던 실란올기일 수 있거나, 또는 대안적으로는 유기실란이 단계 II에서 사용될 때 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 유기실란과 실란올기의 반응으로부터 생성될 수 있다. 대안적으로, 잔여 실란올기의 추가의 반응은 수지 도메인의 형성을 더 향상시키고 유기실록산 블록 공중합체의 광학적 투명도를 개선시킬 수 있다. 따라서, 선택적 단계 III은 저장 안정성 및/또는 광학적 투명도를 개선시키기 위하여 단계 II에서 생성된 유기실록산 블록 공중합체 상에 존재하는 OZ 또는 X와 추가로 반응하도록 수행될 수 있다. 단계 III의 조건은 선형 및 수지 성분, 이들의 양, 및 사용되는 말단캡핑 화합물의 선택에 따라 달라질 수 있다.
본 방법의 하나의 실시양태로, 단계 III은 단계 II로부터의 유기실록산 블록 공중합체를 물과 반응시키고 아세트산과 같이 본 방법에서 형성되는 임의의 작은 분자형 화합물을 제거함으로써 수행된다. 이 실시양태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 일부 실시양태로, 선형 유기실록산으로부터 생성되며, 이때, E는 아세톡시기이고/이거나 아세톡시 실란이 단계 II에서 사용된다. 임의의 이론에 의해 구애시키고자 하지 않지만, 단계 II에서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 일정량의 가수분해가능한 Si-O-C(O)CH3 기를 포함할 수 있으며, 이는 유기실록산 블록 공중합체의 저장 안정성을 제한할 수 있다. 따라서, 물이 단계 II로부터 형성된 유기실록산 블록 공중합체에 첨가될 수 있는데, 이는 Si-O-C(O)CH3 기를 가수분해시켜 트라이실록시 단위들을 추가로 연결시키고 아세트산을 제거할 것이다. 형성된 아세트산, 및 임의의 여분의 물은 공지된 분리 기술에 의해 제거될 수 있다. 이 실시양태에서 첨가되는 물의 양은 변화될 수 있지만, 일부 실시양태에서, (반응 매질 중 유기실록산 블록 공중합체를 기준으로 할 때) 전체 고체당 10 중량%이거나, 또는 대안적으로 5 중량%가 첨가된다.
본 방법의 다른 실시양태로, 단계 III은 단계 II로부터의 유기실록산 블록 공중합체를 알코올, 옥심, 또는 트라이알킬실록시 화합물로부터 선택된 말단캡핑 화합물과 반응시킴으로써 수행된다. 이 실시양태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 선형 유기실록산으로부터 생성되며, 여기서, E는 옥심기이다. 말단캡핑 화합물은 C1-C20 알코올, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 또는 이 시리즈의 다른 것일 수 있다. 대안적으로, 알코올은 n-부탄올이다. 말단캡핑 화합물은 또한 트라이알킬실록시 화합물, 예를 들어 트라이메틸메톡시실란 또는 트라이메틸에톡시실란일 수 있다. 말단캡핑 화합물의 양은 변화될 수 있으며 유기실록산 블록 공중합체에 대해 3 내지 15 중량%일 수 있다.
일부 실시양태로, 단계 III은 단계 II)로부터의 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체에 초염기 촉매 또는 안정화제를 첨가하는 것을 포함한다. 단계 III에서 사용되는 초염기 촉매 및 안정화제 양은 상기 기재된 바와 동일하다.
단계 IV는 선택적이며, 단계 I 및 II의 반응에서 사용되는 유기 용매를 제거하는 것을 포함한다. 유기 용매는 임의의 공지된 기술에 의해 제거될 수 있지만, 일부 실시양태에서, 수지-선형 유기실록산 블록 공중합체 조성물을 승온에서, 대기압 조건에서 또는 감압 하에서 가열하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 모두는 아니지만 용매를 제거한다. 상기 실시양태에서, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 또는 50% 이상의 용매가 제거되며, 예를 들면, 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상의 용매가 제거된다. 일부 실시양태에서, 20% 미만의 용매가 제거되며, 예를 들어, 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만 또는 0%의 용매가 제거된다. 다른 실시양태에서, 약 20% 내지 약 100%의 용매가 제거되며, 예를 들면, 약 30% 내지 약 90%, 약 20% 내지 약 80%, 약 30내지 약 60%, 약 50 내지 약 60%, 약 70 내지 약 80% 또는 약 50% 내지 약 90%의 용매가 제거된다.
추가의 비-제한적인 실시양태에서, 본 개시내용은 공개된 하기 PCT 출원 번호 중 하나 이상에 기재된 바와 같은, 요소, 성분, 방법 단계, 시험 방법 등 중 하나 이상을 포함하며, 상기 출원들은 모두 본 명세서에서 참고 문헌으로 명확하게 포함된다: WO2012/040302; WO2012/040305; WO2012/040367; WO2012/040453; 및 WO2012/040457.
광 가이드의 형성 방법:
본 개시내용은 또한 광 가이드 (52)의 형성 방법을 제공한다. 광 가이드 (52)는 단순히 유기실록산 블록 공중합체를 형성시킴으로써 형성될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 상기 기재된 바와 같이, 추가로 가공되어 시트, 형상 등을 형성함으로써, 광 가이드 (52)를 형성한다. 유기실록산 블록 공중합체는 당해 분야에 알려져 있는 임의의 방법, 상기에 기재된 임의의 단계 등을 사용하여 가공되어 광 가이드 (52)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기실록산 블록 공중합체를 시트로 형성시킬 수 있으며 이후 상기 시트는 리본/스트립으로 절단될 수 있고, 이들은 이후 폴딩시키거나 달리 조작하여 광 가이드 (52)를 형성한다.
물품:
본 개시내용은 또한 광원(54)과 그 위에 배치되는 광 가이드(52)를 포함하는 물품(5)을 제공한다. "그 위에 배치된"이란 용어는 광 가이드(52)가 광원(54) 위에 직접 접촉하며 배치될 수 있거나 광원(54) 위이지만, 이로부터 이격되어 여전히 그 위에 배치될 수 있음을 설명한다.
상기 물품 (50)은 대안적으로 고체 상태 조명으로 기재될 수 있으며 인스투르먼트 패널 & 스위치, 차내등(courtesy lighting), 회전 및 정지 신호기, 가전제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임기, 안전 장비, 스위치, 건축용 조명, 사이니지(채널 문자), 머신 비전(machine vision), 소매 디스플레이(retail display), 비상 조명, 네온 및 전구 대체물, 손전등, 액센트 조명 풀 컬러 비디오, 단색 게시판, 교통, 철도, 및 항공 응용, 이동전화, PDA, 디지탈 카메라, 랩탑, 의료 기구, 바 코드 판독기, 컬러 및 머니 센서(color & money sensor), 엔코더(encoder), 광학 스위치, 광섬유 통신, 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 응용에서 사용될 수 있다.
상기 물품 (50)은 또한 기판 및/또는 상판을 포함할 수 있다. 상기 기판은 상기 물품 (50)의 뒷면에 대한 보호를 제공할 수 있는 한편, 상판은 물품(50)의 앞면에 대한 보호를 제공할 수 있다. 기판과 상판은 동일할 수 있거나 상이할 수 있으며 각각 독립적으로 당업계에 알려진 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 연성 및 가요성일 수 있거나 경성 및 강성일 수 있다. 대안적으로, 기판 및/또는 상판은 경성 및 강성 세그먼트를 포함할 수 있으며, 동시에 연성 및 가요성 세그먼트도 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 광에 대해 투과성일 수 있거나, 불투명할 수 있거나, 또는 광을 투과시키지 않을 수 있다 (즉, 광에 대해 불침투성일 수 있다). 일부 실시양태에서, 상기 기판이 광을 투과시킨다. 하나의 실시양태에서, 상기 기판 및/또는 상판이 유리를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 기판 및/또는 상판은 금속 포일, 폴리이미드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및/또는 유기 플루오로중합체를 포함하며, 이 유기 플루오로중합체에는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 테들러(Tedlar)(등록상표), 폴리에스테르/테들러(등록상표), 테들러(등록상표)/폴리에스테르/테들러(등록상표), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 단독 또는 이들에 규소 및 함산소 재료 (SiOx)를 코팅한 것, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 하나의 실시양태에서, 상기 기판이 PET/SiOx-PET/Al 기판으로 추가로 한정되며, 여기서 x는 1 내지 4의 값을 갖는다.
기판 및/또는 상판은 하중을 지지(load bearing)하거나 또는 하중을 지지하지 않을 수 있으며, 물품(50)의 임의의 일부분에 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 기판이 하중을 지지한다. 상기기판은 물품 (50)의 "하부층", 즉, 일부 실시양태에서, 발광 다이오드 뒤에 위치하며 기계적 지지체로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 물품(50)은 제2 또는 추가의 기판 및/또는 상판을 포함할 수 있다. 기판은 물품(50)의 하부층일 수 있으며, 제2 기판은 상부층이고 상판으로서의 기능을 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 제2 기판 (예를 들어, 상판으로 작용하는 제2 기판)은 광(예로서, 가시광선, UV, 및/또는 적외선)에 대해 투과성이고 기판의 상부에 위치한다. 제2 기판은 물품(50)을 비, 눈 및 열과 같은 환경 조건으로부터 보호하는데 사용될 수 있다. 하나의 실시양태로, 상기 제2 기판이 상판으로 작용하며 광에 투과성인 경질 유리 패널이고 물품(50)의 전면을 보호하는데 사용된다.
추가적으로, 물품(50)은 또한 1개 이상의 타이 층(tie layer)을 포함할 수 있다. 1개 이상의 타이 층들은 기판 위에 배치되어 발광 다이오드를 기판에 접착시킬 수 있다. 하나의 실시양태로, 물품(50)이 기판을 포함하지 않고, 타이 층을 포함하지 않는다. 타이 층은 UV, 적외선 및/또는 가시광선에 투과성일 수 있다. 그러나, 타이 층이 광에 반투과성이거나 불투명할 수 있다. 타이 층은 점착성일 수 있으며, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지, 또는 고체일 수 있다. 하나의 실시양태로, 타이 층이 필름이다.
또한, 물품(50)이 형광체를 포함할 수 있다. 형광체는 특정하게 제한되지 않으며 당해 분야에 알려져 있는 임의의 것을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태로, 형광체가 호스트 물질과 활성체, 예로서 구리-활성화된 아연 황화물 및 은-활성화된 아연 황화물로 이루어져 있다. 적합한, 그러나 비-제한적인 호스트 물질로는 아연, 카드뮴, 망간, 알루미늄, 규소, 또는 다양한 희토류 금속의 산화물, 질화물 및 산질화물, 황화물, 셀렌화물, 할로겐화물 또는 규산염이 있다. 추가의 적합한 형광체로 하기의 것들이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다: Zn2SiO4:Mn (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,Al; ZnS:Ag+Co-on-Al2O3;(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; InBO3:Tb+InBO3:Eu+ZnS:Ag; (Ba,Eu)Mg2Al16O27; (Ce,Tb)MgAl11O19; BaMgAl10O17: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); 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)2.CaF2: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 이들의 조합.
형광체는 물품(50)의 임의의 부분에 존재할 수 있다. 형광체는 고체 조성물에 분산될 수 있고/있거나 물품(50) 내에 별도의 층으로 존재할 수 있다. 환언하면, 형광체는 고체 조성물과는 독립적인 층에 존재할 수 있거나 고체 조성물과, 예를 들면, 균질하게 전체적으로 분산된, 구배 패턴으로 배합될 수 있거나, 고체 조성물의 일부 영역에 더 높은 농도로 그리고 고체 조성물의 다른 영역에 더 낮은 농도로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 형광체가 렌즈에 존재한다.
물품 (50)은 또한 이형 라이너를 포함할 수 있다. 상기 이형 라이너는 규소화된 PET 또는 불소화된 라이너와 같은 당해 분야에 알려져 있는 임의의 것일 수 있다. 이들 이형 라이너는 일부 실시양태에서, 매끄럽지만 예를 들어 반사방지표면중에 또는 반사방지 표면으로 텍스쳐화될 수 있다.
물품의 형성 방법:
본 개시내용은 또한 물품 (50)의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 광원 (54)과 광 가이드 (52)를 조합하여 물품 (50)을 형성시키는 단계를 포함한다. 상기 조합 단계는 특별하게 제한되지 않으며 광원 (54)과 광 가이드 (52)를 나란히 또는 서로의 상부 및/또는 서로 직접 또는 간접적으로 접촉하도록 배치하는 것을 포함하거나 배치하는 것으로 추가로 정의될 수 있다. 예를 들면, 광 가이드 (52)가 광원 (54) 위에 이와 직접 접촉하며 배치될 수 있다. 대안적으로, 광 가이드 (52)가 광원 (54) 위에 배치되지만 이와 분리되어 직접 접촉하지 않고, 그래도 여전히 광원 (54) 위에 배치될 수 있다.
광 가이드 (52)를 유동하도록 가열, 용융, 가압, (진공)적층, 압축성형, 사출 전사 성형, 칼렌더링, 가열-엠보싱, 사출 성형, 압출, 또는 광 가이드 (52)를 고체에서 액체 또는 연화된 고체로 변화시키는 임의의 다른 공법 단계로 가공할 수 있다. 이후 상기 액체 또는 연화된 광 가이드 (52)를 광원 (54)에, 상기 언급한 기술 중 1종 이상에 의해, 분무, 붓기, 페인팅, 코팅, 딥핑, 브러싱 등을 통하여 적용시킬 수 있다.
하나의 실시양태로, 상기 배합 단계는 추가로 광 가이드 (52)가 광원 (54) 위에 이와 직접 접촉하며 배치되도록 광 가이드 (52)를 용융시키는 것으로 정의된다. 다른 실시양태에서, 상기 배합 단계는 추가로 광 가이드 (52)가 광원 (54) 위에 이와 간접적으로 접촉하여 배치되도록 광 가이드 (52)를 용융시키는 것으로 정의된다. 또 다른 실시양태에서, 상기 방법은 추가로 용매 중의 고체 조성물 (예를 들면, 광 가이드 (52)), 예를 들어, 용매에 용해된 또는 부분적으로 용해된 고체 조성물의 용액을 제공하는 단계를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 상기 방법은 광 가이드 (52)와 광원 (54)을 배합시키는 단계 전에 용매를 제거하여 고체 조성물과 광 가이드 (52)를 형성시키는 단계를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 방법은 용매의 제거 단계 후 광 가이드 (52)와 광원 (54)을 배합시키는 단계 전에 고체 조성물을 형성시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시양태에서, 상기 방법은 예를 들면, 축합반응, 자유 라디칼 반응, 또는 수소규소화 반응을 통하여 상기 고체 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 임의의 촉매, 첨가제 등이 상기 경화 단계에 사용될 수 있음이 고려된다. 예를 들어, 산성 또는 염기성 축합반응 촉매가 사용될 수 있다. 대안적으로, 수소규소화 촉매, 예로서, 백금 촉매가 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 경화 단계는 고체 조성물의 용융 온도보다 더 높은 온도에서 일어난다. 대안적으로, 상기 경화 단계는 대략적으로, 층의 용융 온도에서, 또는 용융 온도보다 낮은 온도에서 일어날 수 있다.
실시예
실시예 1:
시약:
Figure 112014099168798-pct00005
절차:
2 L짜리 3-목 환저 플라스크에 톨루엔 (544.0 g) 및 페닐-T 수지 (216.0 g)를 충전하였다. 플라스크에 온도계, 테플론(Teflon) 교반 패들, 및 수냉식 응축기에 부착된 딘스타크(Dean Stark) 장치를 장착하였다. 질소 블랭킷을 적용시켰다. 딘스타크 장치에 톨루엔을 미리 충전하였다. 가열 맨틀(heating mantle)을 가열에 사용하였다. 상기 용액을 환류 온도에서 30분간 가열한 다음 108℃ (포트 온도)로 냉각시켰다. 메틸 트라이아세톡시 실란 (MTA)/에틸 트라이아세톡시 실란 (ETA)을 OH-PhMe-OH에 가하여 실온에서 2 시간 동안 혼합하여 톨루엔 (176.0 g)과 OH-PhMe-OH (264.0g)의 용액을 질소 하에 글로브 박스에서 (같은 날) 50/50 MTA/ETA (4.84g, 0.0209 몰 Si)로 캡핑시켰다. 이어서 상기 용액을 페닐-T 수지에 108℃에서 신속하게 첨가하고 환류 온도에서 2 시간 동안 가열한 다음 108℃로 냉각시켰다. 이후 추가량의 50/50 MTA/ETA (38.32 g, 0.166 몰 Si)을 가하고, 환류 온도에서 2 시간 동안 가열한 다음 90℃의 포트 온도로 냉각시켰다. 이후 탈이온 (DI) 수 (33.63 g)를 가하고, 환류 온도에서 1시간 동안 가열하였다 (물을 제거하지 않음). 이후, 가열하면서 공비 증류를 통하여 물을 제거하였다. 3시간 동안 계속 환류시킨 다음 용액을 100℃로 냉각시켰다. 이어서 미리 건조시킨 Darco G60 카본 블랙 (4.80 g)을 가하고 상기 용액을 교반시키면서 실온으로 냉각시킨 다음 실온에서 밤새 교반시켰다. 이어서 상기 용액을 0.45 μm 필터를 통하여 가압여과하여 화학식 DPhMe 0.519T알킬 0.050TPh 0.431을 갖는 유기실록산 블록 공중합체를 수득하였으며, 여기서 29Si NMR.
로 확인한 바, OZ = 22 몰%였다.
실시예 2:
시약:
Figure 112014099168798-pct00006
절차:
5 L짜리 4-목 환저 플라스크에 톨루엔 (1000.0g)과 페닐-T 수지 (280.2g)를 충전하였다. 플라스크에 온도계, 테플론(Teflon) 교반 패들, 및 수냉식 응축기에 부착된 딘스타크(Dean Stark) 장치를 장착시켰다. 질소 블랭킷을 적용시켰다. 오일조를 가열에 사용하였다. 딘스타크 장치에 톨루엔을 미리 충전하고 상기 용액을 환류 온도에서 30분간 가열한 다음 108℃ (포트 온도)로 냉각시켰다. 이어서 50/50 MTA/ETA (23.77g, 0.1028몰 Si)을 실란올 종결된 PDMS에 가하여 실온에서 30분간 혼합시켜 톨루엔 (500.0g)과 실란올 종결된 PDMS (720.0g)의 용액을 질소하에 글로브 박스 (같은 날)에서 50/50 MTA/ETA로 캡핑시켰다. 이어서 상기 용액을 페닐-T 수지 용액에 108℃에서 신속하게 가하는데 이때 반응 혼합물이 불투명해진 다음 19분 내에 투명해진다. 이어서 상기 반응 혼합물을 환류 온도에서 3시간 15분간 가열하였다. 이어서, 50/50 MTA/ETA (22.63g, 0.0979몰 Si)을 상기 반응 혼합물에 가하고 환류 온도에서 1시간 동안 가열하였다. 이어서, 상기 용액을 100℃로 냉각시키고 DI 수(36.1g)를 가하였다. 후속해서, 상기 용액을 88-90℃에서 30분간 가열한 다음 환류 온도에서 가열하여 공비 증류를 통하여 물을 제거하였다. 이어서 상기 용액을 실온에서 밤새 방치시킨 다음 환류 온도에서 2시간 동안 가열하고 이어서 100℃로 냉각시켰다. 아세트산 수준을 감소시키기 위하여, 126.8g의 DI 수를 가하고 3.25 시간에 걸쳐 공비적으로 물을 제거하였다. 추가량의 DI 수(162.8g)를 가하고 4.75 시간에 걸쳐 공비적으로 제거하였다. 이어서 미리-건조시킨 Darco G60 카본 블랙 (10g)을 가하고 상기 용액을 교반시키면서 실온으로 냉각시킨 다음 실온에서 밤새 교반시켰다. 이어서 상기 용액을 0.45 μm 필터를 통하여 가압 여과하여 화학식 DMe2 0.815T알킬 0.017TPh 0.168을 갖는 유기실록산 블록 공중합체를 수득하였으며, 여기서 29Si NMR로 확인한 바, OZ = 6.56 몰%였다.
실시예 3:
시약:
Figure 112014099168798-pct00007
절차:
12 L짜리 3-목 환저 플라스크에 톨루엔 (3803.9g) + 페닐-T 수지 (942.5g)를 충전하였다. 상기 플라스크에 온도계, 테플론(Teflon) 교반 패들, 및 수냉식 응축기에 부착된 딘스타크(Dean Stark) 장치를 장착시켰다. 질소 블랭킷을 적용시켰다. 딘스타크 장치에 톨루엔을 미리 충전하였다. 가열 맨틀(heating mantle)을 가열에 사용하였다. 상기 용액을 환류 온도에서 30분간 가열한 다음 108℃ (포트 온도)로 냉각시켰다. 이어서 톨루엔 (1344g) + OH-PDMS-OH (1829.0g)의 용액을 질소 대기하에 5L짜리 3목 환저 플라스크에서 MTO로 캡핑시키고 RT에서 2시간 동안 혼합시켰다. 후속해서, 상기 용액을 페닐-T 수지에 110℃에서 가하였다. 상기 반응 혼합물은 초기에는 불투명하지만 2분 내에 투명하게 된다. 반응 혼합물을 환류에서 2시간 10분 동안 가열하였다. 이어서 일정량의 n-부탄올 (276.0g)을 가하고 상기 용액을 환류 온도에서 3시간 동안 가열하였다. 이어서 톨루엔 (2913g)을 증류제거하여 고체 함량을 ~50%로 증가시켰다. 이어서 65-75℃ 포트 온도에서 ~2.5시간 동안 진공을 적용시켰다. 3일간 세팅시킨 후 상기 용액을 5.0 μm 필터를 통하여 여과하여 화학식 DMe2 0.774TMe 0.009TPh 0.217를 갖는 유기실록산 블록 공중합체를 수득하였으며, 여기서 29Si NMR로 확인 한 바, OZ = 6.23 몰%였다.
실시예 1 내지 3의 조성물을 형성시킨 후, 가열 노화 전 및 후의 색상, 굴절률, 및 파단 인장 강도를 측정하기 위하여 각 시료를 평가하였다. 표준 공업용 비교 실시예로서, PMMA의 시료도 가열 노화 전 및 후의 상기와 동일한 특성을 측정하기 위하여 평가하였다. 이들 측정 결과를 하기에 기재하였다.
Figure 112014099168798-pct00008
색상은 시각적 검사 및 Sylgard 184와 같은 통상의 경화된 PDMS와 비교함으로써 평가한다.
굴절률은 632.8 nm에서 HeNe 레이져 광원을 사용하고, '벌크 인덱스' 모드로 작동하는, Metricon 2010 프리즘 커플러를 사용하여 평가한다.
파단 인장 강도는 ASTM D412를 사용하여 평가한다.
전달률은 상기 기재된 식을 사용하여 평가한다.
헤이즈는 D1003을 사용하여 평가한다.
상기에 기재된 데이타는 본 개시내용의 실시예 1 내지 3의 조성물이 가열 노화 후 PMMA의 성능을 능가함을 명확하게 나타낸다. 더욱 구체적으로, PMMA는 추가적인 물리적 특성 시험을 수행할 수 없을 정도로 완전히 분해된다. LED를 포함하는 것들과 같은 물품에 적용되듯이, 상기 PMMA는 가열된 광원과 직접 접촉하여 또는 고온 가열 환경에서 효과적으로 사용될 수 없다. 본 개시내용의 조성물은 그러한 환경에서 사용할 수 있으며 PMMA 의 성능을 능가한다.
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 개시내용은 제한하기보다는 설명의 단어들을 포함하는 예시적인 것이다. 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하며, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 설명된 것 이외의 다른 방법으로 실시될 수 있다.

Claims (53)

  1. 광 가이드로서,
    유기실록산 블록 공중합체를 포함하고, 광을 수용하도록 구성되는 제1 표면과 상기 광 가이드의 길이를 따라 전달된 광을 방출하도록 구성되는 제2 표면을 가지며,
    상기 유기실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이고,
    선형 블록 당 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위를 각각 평균 10 내지 400개 갖는 선형 블록으로 배열되어 있는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 다이실록시 단위 40 내지 90 몰%와, 각각의 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상인 비-선형 블록으로 배열된 화학식 [R2SiO3/2]의 트라이실록시 단위 10 내지 60 몰%를 75 내지 99.5 몰%; 및
    실란올기 [≡SiOH]를 0.5 내지 25 몰% 포함하며,
    이때, 각각의 R1은 각 경우에, 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고 각각의 R2는 각 경우에, 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이며,
    상기 비-선형 블록의 30% 이상은 다른 비-선형 블록과 가교결합되어 나노-도메인으로 응집되고,
    각각의 선형 블록은 비-선형 블록 1개 이상에 연결되어 있는, 광 가이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드가 불규칙한 3차원 형상으로 형성되는, 광 가이드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 불규칙한 3차원 형상이 벤드(bend), 프리즘(prism), ?지(wedge), 또는 상기 제1 표면에 근접하고 있는 제1 단면과 상기 제2 표면에 근접하고 있는 제2 단면을 포함하며, 상기 제1 단면과 상기 제2 단면이 상이한, 광 가이드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 중 적어도 하나가 원형 단면 및 직사각형 단면 중 적어도 하나인, 광 가이드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드의 길이를 따라 전달된 광을 방출하도록 구성되는 다수의 제2 표면을 추가로 포함하는, 광 가이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 표면이 확산형 출구(diffused exit)인, 광 가이드.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제6항에 있어서, 상기 확산형 출구가 에칭 공법에 의해 형성되는, 광 가이드.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 (a) 다이실록시 단위, (b) 트라이실록시 단위, 및 (c) 실란올기 중에서 2 또는 3개의 구배를 포함하는, 광 가이드.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다이실록시 단위가 화학식 [(CH3)(C6H5)SiO2/2]를 갖는, 광 가이드.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체가 다이실록시 단위를 30 중량% 이상 포함하는, 광 가이드.
  11. 제8항에 있어서, R2가 페닐인, 광 가이드.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체가, ASTM D412에 따라서 각각 독립적으로 측정된, 1.0 MPa를 초과하는 인장 강도 및 20%를 초과하는 파단 신율%을 갖는, 광 가이드.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체의 용융 유동 온도가 25℃ 내지 200℃인, 광 가이드.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체가:
    0.01 MPa 내지 500 MPa의 25℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 0.001 MPa 내지 250 MPa의 25℃에서의 손실 모듈러스 (G'');
    10 Pa 내지 500,000 Pa의 120℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 10 Pa 내지 500,000 Pa의 120℃에서의 손실 모듈러스 (G''); 또는
    10 Pa 내지 100,000 Pa의 200℃에서의 저장 모듈러스 (G')와 5 Pa 내지 80,000 Pa의 200℃에서의 손실 모듈러스 (G'')를 갖는, 광 가이드.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서, 상기 유기실록산 블록 공중합체는,
    공기 대기에서 250℃에 700분에 걸친 노출시 5 중량% 미만의 전체 중량 손실을 가지는 열 안정성을 갖거나;
    표면 반사에 대해 보정된 전달률이 95%를 초과하고, 굴절률이 1.4를 초과하며, 헤이즈 퍼센트가 10 미만인 광학 특성을 갖거나; 또는
    상기 열 안정성 및 상기 광학 특성을 둘 다 갖는, 광 가이드.
  16. 광 어셈블리로서,
    광원; 및
    제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따르는 광 가이드
    를 포함하는, 광 어셈블리.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 제1 표면은 상기 광원을 적어도 부분적으로 허용하도록 구성되는 압입자국(indentation)을 형성하는, 광 어셈블리.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 상기 광원이 제1 표면과 물리적으로 접촉하는, 광 어셈블리.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 다수의 광원을 추가로 포함하는, 광 어셈블리.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제19항에 있어서, 상기 다수의 광원 각각이 제1 표면 중 하나와 관련되어 있는, 광 어셈블리.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제19항에 있어서, 상기 다수의 광원이 제1 표면에 의해, 적어도 부분적으로, 수용된 광을 방출하도록 구성되는, 광 어셈블리.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서, 상기 광원이 발광기(light emitter)와 보호용 부재를 포함하는, 광 어셈블리.
  23. ◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제22항에 있어서, 상기 보호용 부재가 블록 공중합체를 포함하는, 광 어셈블리.
  24. ◈청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 따르는 광 어셈블리를 포함하는 물품으로서,
    광 가이드가 광원 위에 배치되어 있는, 물품.
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