KR20170016889A - 광학 디바이스를 위한 핫-멜트형 경화성 실리콘 조성물의 임프린팅 공정 - Google Patents

광학 디바이스를 위한 핫-멜트형 경화성 실리콘 조성물의 임프린팅 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 어셈블리의 제조 방법에 관한 것이다. 광학 표면을 갖는 광학 디바이스는 픽스쳐에 고정되고, 여기서, 실리콘 필름은 상기 광학 표면에 대해 위치되고, 상기 실리콘 필름은 상기 광학 표면에 대해 원위 표면을 갖는다. 상기 방법은, 다른 특징 중에서도, 상기 실리콘 필름의 원위 표면을 임프린팅하여 상기 실리콘 필름의 원위 표면에 표면 임프린트를 발생시킴을 포함한다.

Description

광학 디바이스를 위한 핫-멜트형 경화성 실리콘 조성물의 임프린팅 공정{IMPRINTING PROCESS OF HOT-MELT TYPE CURABLE SILICONE COMPOSITION FOR OPTICAL DEVICES}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2014년 6월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/007,554호의 이익을 주장하며, 이의 전체 개시내용은 마치 본원에 완전히 기재된 것처럼 참조로 포함되어 있다.
광학 디바이스, 예를 들면, 광 방출기(optical emitter), 광검출기, 광증폭기 등은 광학 표면을 통해 빛을 방출하거나 수용할 수 있다. 이러한 다양한 디바이스의 경우, 광학 표면은 전자 부품, 또는 환경 조건에 민감할 수 있는 다른 부품일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드 및 광센서를 포함하는, 특정 광학 디바이스, 예를 들면, 광전자 장치(optoelectronics)는 일반적으로 누전, 또는 보호되지 않는 환경 조건으로부터의 다른 손상에 감수성일 수 있는 고체 상태 전자 부품을 포함할 수 있다. 심지어 즉각적으로 감수성일 수 있지 않은 광학 디바이스도 보호되지 않는다면 시간이 지나면서 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 환경 요소로부터 광학 표면을 적어도 일부 보호하는 필름이 개발되었다.
광학 디바이스로부터의 광추출을 보조할 수 있는 보호 필름 및 이러한 보호 필름을 제조하는 방법이 개발되었다. 특히, 광학 디바이스로부터 광추출을 개선시킬 수 있는 실리콘 필름 상에 임프린트(imprint)를 생성하는 방법이 개발되었다. 임프린트는 실리콘 필름 상에 관련된 임프린트를 갖는 이형 라이너(release liner)를 압축함으로써 광학 디바이스 및 실리콘 필름을 포함하는 광학 어셈블리(optical assembly)의 제조 동안 생성될 수 있다. 실리콘은 본원에 개시된 핫 멜트(hot melt) 실리콘 조성물일 수 있다. 이형 라이너의 압축은 가열 공정, 예를 들면, 라미네이션 동안 일어날 수 있다. 그 결과, 실리콘 필름의 임프린팅은 광학 디바이스로의 실리콘 필름의 라미네이션과 동시에 일어나 "1회의(one-time)" 생산 공정을 야기할 수 있으며, 이는 픽스쳐(fixture), 예를 들면, 진공 챔버 및 광학 어셈블리를 생성하는 아웃풋(output)에서 다양한 요소가 서로에 대해 위치될 수 있도록 한다.
도 1은 예시 양태에서 광학 어셈블리(100)의 측면 프로파일이다.
도 2a 내지 2e는 예시 양태에서 광학 어셈블리(100)의 제조 공정을 실증한다.
도 3a 및 3b는 다양한 예시 양태에서 예시 이형 라이너의 상단 프로파일이다.
도 4는 예시 양태에서 광학 어셈블리의 제조를 위한 흐름도이다.
도 1은 예시 양태에서 광학 어셈블리(100)의 측면 프로파일이다. 광학 어셈블리는 광학 디바이스(102), 및 광학 디바이스(102)와 전기 연결을 제공하도록, 예를 들면, 다양한 예시 양태에서 LED가 조사되게 하거나 광학 검출기로부터의 출력을 검출하기 위한 전류를 제공하도록 배치된 전기 리드(electrical lead)(104)를 포함한다. 광학 디바이스(102)는 빛이 방출되거나 검출될 수 있는 광학 표면(106)을 포함한다. 광학 디바이스(102) 및 전기 리드(104)는, 다양한 예에서, 본원에 개시된 방법에 따라 적용될 수 있는 실리콘 필름(108) 내에 캡슐화된다. 실리콘 필름이 본원이 개시된 다양한 물질로 특수하게 제조되는 한편, 실리콘 필름(108)은 현재 존재하거나 개발될 수 있는 임의의 적합한 봉지재(encapsulant)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
실리콘 필름(108)은 광학 표면(106)에 비교적 먼 원위 표면(110)을 포함한다. 원위 표면(110)은 돌출부(112) 패턴을 생성하도록 임프린팅되었다. 돌출부(112)는 범프(bump), 코루게이션(corrugation), 리지(ridge) 또는 다른 관련된 돌출부일 수 있다. 실증된 돌출부(112)는 패턴이거나 규칙적인 형상이지만, 돌출부(112)는 패턴화되지 않을 수 있고 불규칙적인 형상일 수 있다. 추가로, 일부 또는 모든 돌출부(112)는 원위 표면(110)에서 딤플(dimple), 디보트(divot) 또는 다른 만입부(indentation)로 교체될 수 있다.
도 2a 내지 2e는 예시 양태에서 광학 어셈블리(100)의 제조 방법을 실증한다. 상기 공정이 광학 어셈블리(100)에 대해 기재되지만, 본원에 기재된 원리는 다양한 광학 어셈블리 중 어느 것을 제조하기 위해 적용될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 2a에서, 픽스쳐(200)는 광학 디바이스(102) 및 실리콘 필름(108)을 수용하도록 준비된다. 실증된 예에서, 픽스쳐는 진공 챔버(202), 멤브레인(204) 및 열원(206), 예를 들면, 핫플레이트 테이블을 포함하는 진공 라미네이터이다. 멤브레인(204)은 고무를 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 임의의 적합한 물질로 제조될 수 있다. 다양한 예에서, 픽스쳐(200)는 반드시 성분(202, 204, 206) 중 일부 또는 모두를 포함하지 않으며, 오히려, 본원에 개시된 바와 같이, 광학 디바이스(102)의 고정을 위한 메카니즘 및 압축 메카니즘, 예를 들면, 피스톤, 또는 대상을 실리콘 필름(108)에 압축하는데 사용될 수 있는 다른 장치를 포함할 수 있다.
도 2b에서, 광학 디바이스(102) 및 실리콘 필름(108)은 픽스쳐(200), 및 실리콘 필름(108)의 원위 표면(110) 및 멤브레인(204) 사이에 위치된 이형 라이너(208) 내에 위치한다. 임프린트 표면(211)은 실리콘 필름(108)의 원위 표면(110)으로 향한다. 다양한 예에서, 이형 라이너(208)는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE)과 같은 플라스틱으로 형성된다. 다양한 예에서, 실리콘 필름(108)은, 이때, 광학 디바이스(102)에 부착되거나 또는 그 밖에 실질적으로 고정되지 않으며; 이러한 고정은 본원에 개시된 라미네이션 또는 다른 공정으로부터 유래될 수 있다. 이와 같이, 실리콘 필름(108)은 광학 디바이스(102)에 대해 고정되지 않을 수 있거나 또는 예를 들면, 파스너(fastener) 또는 접착제에 의해 광학 디바이스(102)에 대해 약간 또는 그 밖에 비-영구적으로 고정될 수 있다. 대안적으로, 실리콘 필름(108)은, 예를 들면, 실리콘 필름(108)이 장기간에 걸쳐 또는 영구적으로 광학 디바이스(102)에 고정될 수 있는 선행 라미네이션 공정 또는 다른 메카니즘을 통해 광학 디바이스(102)에 이미 고정될 수 있다.
도 2c에서, 픽스쳐(200)는 폐쇄되고, 진공이 멤브레인(204)의 제1 측면(210) 및 제2 측면(212) 양쪽에 적용된다. 실증된 예에서, 멤브레인(204)은 서로에 대해 제1 및 제2 측면(210, 212)을 단리시키는데 사용되며, 이는 진공이 각각의 측면(210, 212)에서 독립적으로 흡인되게 한다.
도 2d에서, 진공은 제2 측면(212)에서 유지되면서 제1 측면(210)에서 제거된다. 제1 측면(210)에서 진공의 제거는 멤브레인(204)을 이형 라이너(208) 상에서 압축시켜 이형 라이너(208) 상의 임프린트 패턴을 실리콘 필름(108) 상에 전달하게 한다.
예에서, 픽스쳐(200)를 대략 사(4)분 내지 대략 이십(20)분의 시간 동안 대략 백삼십오(135)℃의 온도에서 진공하에 유지시킨다. 일부 예에서, 픽스쳐를 대략 십(10)분 동안 대략 백오십(150)℃의 온도에서 유지시킨다.
도 2e에서, 진공을 제2 측면(212)에서 제거하고 픽스쳐(200)를 개방한다. 광학 어셈블리(100)는 이형 라이너(208)로부터 전달된 패턴을 포함하는 실리콘 필름(108)을 포함한다.
실증된 픽스쳐(200)는 하나의(1) 광학 디바이스(102) 및 수득된 광학 어셈블리(100)를 위한 공간을 포함하지만, 픽스쳐(200)는 다수의 광학 디바이스(102)를 위한 용량을 가질 수 있으며, 동시에 다수의 광학 어셈블리(100)를 생성할 수 있다. 예에서, 광학 디바이스(102)는 이백육십(260) 마이크로미터 × 오백팔십오(585) 마이크로미터, 및 구십(90) 마이크로미터의 두께의 치수를 갖는다. 광학 디바이스(102)는 다수의 광학 디바이스(102)를 포함하는 보드, 예를 들면, 백(100)개의 광학 디바이스(102)를 포함하는 오십(50) × 오십(50) 밀리미터 보드의 일부일 수 있다. 이러한 예에서, 픽스쳐(200)는 광학 디바이스(102)의 전체 보드를 수용하도록 배치될 수 있다. 예에서, 실리콘 필름(108)은 대략 사백(400) 마이크로미터 두께를 갖는다. 실리콘 필름(108) 및/또는 이형 라이너(208)는 광학 디바이스(102)의 일부 또는 모두의 광학 표면(106)을 커버하는 단일 시트일 수 있거나 또는 각각의 광학 디바이스(102)를 위한 별개의 시트일 수 있다. 실리콘 필름(108)이 단일 시트인 예에서, 시트는 대략 삽십오(35) 밀리미터의 직경을 가질 수 있다.
다양한 예에서, 픽스쳐(200)는 실리콘 필름(108) 상에 임프린트를 전달하기 위해 실리콘 필름(108)에 대해 이형 라이너(208)의 압축을 가능하게 할 다양한 압축 메카니즘 중 어느 것으로 교체되거나 보충될 수 있다. 이러한 압축 메카니즘은 이형 라이너(208) 상에 직접적으로, 즉, 광학 디바이스(102) 및/또는 실리콘 필름(108)을 실질적으로 고정되게 하고, 실리콘 필름(108)에 대해 이형 라이너(208)를 능동적으로 압축시킴으로써 작용할 수 있거나, 광학 디바이스(102) 및/또는 실리콘 필름(108) 상에 직접적으로, 즉, 이형 라이너(208)를 실질적으로 고정되게 하고, 이형 라이너에 대해 광학 디바이스(102) 및/또는 실리콘 필름(108)을 능동적으로 압축시킴으로써 작용할 수 있거나, 또는 이형 라이너(208) 및 광학 디바이스(102) 및/또는 실리콘 필름(108) 모두에 직접적으로 작용할 수 있다. 추가로, 상기 주지된 바와 같이, 다양한 예에서, 픽스쳐(200)는 열원(206)을 포함하지 않으며, 반드시 광학 디바이스(102)에 실리콘 필름(108)을 라미네이트하거나 또는 그 밖에 고정 또는 부착시키지 않는다. 오히려, 다양한 예에서, 픽스쳐(200)는 단순히 실리콘 필름(108) 상에 임프린트를 전달하기 위한 프레스일 수 있다.
도 3a 및 3b는 다양한 예시 양태에서 각각 예시 이형 라이너(208A 및 208B)의 상단 프로파일이다. 실증된 이형 라이너(208A, 208B)는 대표적인 예로 제공되며, 비제한적이다.
이형 라이너(208A)는, 실리콘 필름(108) 및 이형 라이너(208A)가 픽스쳐(200)에 위치될 때 실리콘 필름(108)의 원위 표면(110)으로 향하도록 배치된 표면(302) 상의 필러(300)의 규치적인 패턴을 포함한다. 이형 라이너(208A)는 도 1에 실증된 바와 같이 실리콘 필름(108)의 돌출부(112)를 제조하는데 사용될 수 있다. 예에서, 이형 라이너(208A)는 대략 이백삼십(230) 나노미터의 phi, 대략 이백(200) 나노미터의 필러 높이, 대략 사백(400) 나노미터의 필러 피치, 및 대략 200 마이크로미터의 필름 두께를 갖는 사이클릭 올레핀 중합체(COP)로 형성된다.
이형 라이너(208A)가 사용되는 경우, 이형 라이너(208A)는 백삼십오(135)℃에서 대략 이십(20)분 동안 진공하에 실리콘 필름(108)에 대해 압축될 수 있다. 수득된 광학 어셈블리(100)는 대략 백이십(120) 내지 대략 백육십(160) 나노미터 깊이의 돌출부(112)를 가질 수 있다.
이형 라이너(208B)는 마이크로 메시 패턴(304)을 포함한다. 다양한 예에서, 마이크로 메시 패턴은 삼백이십오의 메시 카운트 및 대략 이백팔십(280) 마이크로미터의 와이어 직경을 갖는다. 마이크로 메시 패턴(304)은, 본원에 개시된 바와 같이, 예를 들면, 백오십(150)℃에서 일(1)분 동안 이형 라이너(208B)의 물질 상에 금속 마이크로 메시를 고온-압축함으로써 형성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 이형 라이너(208B)는, 본원에 개시된 바와 같이, 금속 마이크로 메시일 수 있고, 실리콘 필름(108)에 직접적으로 적용될 수 있다.
다양한 다른 이형 라이너(208)가 고려된다. 예에서, 이형 라이너(208)는 실리콘 필름(108) 상에 돌출부(112)의 랜덤 배열을 초래하도록 배치된 랜덤 또는 그 밖에 불규칙적인 배열의 캐비티를 포함한다. 이형 라이너는 모스-아이(moth-eye) 패턴을 포함할 수 있고, 금속으로 형성될 수 있다. 캐비티는 대략 이백십이(212) 나노미터의 깊이 및 대략 백삼십(130) 나노미터의 피치를 가질 수 있다. 수득된 돌출부(112) 배열을 갖는 실리콘 필름(108)을 포함하는 광학 어셈블리(100)는, 다양한 예에서, 대략 1,740 밀리와트의 실리콘 필름(108)이 없는 광학 디바이스(102)의 LOP와 비교하여 대략 1,772 밀리와트의 LOP를 가질 수 있거나, 대략 1.8퍼센트의 개선을 나타낼 수 있다.
도 4는 예시 양태에서 광학 어셈블리의 제조를 위한 흐름도이다. 다양한 예에서, 광학 어셈블리는 광학 어셈블리(100)이다. 추가로 또는 대안적으로, 상기 방법은 임의의 적합한 광학 어셈블리를 제조하기 위해 적용될 수 있다.
조작 400에서, 광학 표면을 갖는 광학 디바이스를 픽스쳐에 고정시키며, 여기서, 실리콘 필름은 광학 표면에 대해 위치되고, 실리콘 필름은 광학 표면에 대해 원위 표면을 갖는다. 예에서, 실리콘 필름은 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함한다. 예에서, 실리콘-함유 핫 멜트 조성물은 오가노실록산 블록 공중합체를 포함한다.
예에서, 실리콘 필름의 두께는 광학 디바이스의 두께보다 더 크다.
조작 402에서, 이형 라이너는 라이너 표면이 실리콘 필름으로 향하게 위치되며, 이형 라이너는 라이너 표면 상에 임프린트를 포함한다. 예에서, 이형 라이너의 임프린트는 대략 십(10) 나노미터 내지 대략 오백(500) 마이크로미터의 1차 치수를 갖는 적어도 하나의 필러 또는 하나의 캐비티를 포함한다. 예에서, 이형 라이너의 임프린트는 다수의 실질적으로 동일한 크기의 캐비티 또는 필러를 포함한다. 캐비티는 실질적으로 규칙적인 패턴을 형성한다. 예에서, 이형 라이너는 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 구성된다.
조작 404에서, 이형 라이너는 실리콘 필름에 대해 압축되어 이형 라이너의 임프린트를 실리콘 필름의 원위 표면에 전달함으로써 원위 표면에서 표면 임프린트를 생성하게 한다. 예에서, 픽스쳐는 진공 챔버 및 멤브레인을 포함하며, 여기서 이형 라이너의 압축은, 진공 챔버와 함께, 멤브레인의 제1 측면과 멤브레인의 제2 측면 사이에 압력 차이를 발생시켜, 멤브레인이 실리콘 필름에 대해 이형 라이너를 압축시킴을 포함한다. 멤브레인의 재료에 대한 제한은 없다. 유기 필름, 패턴화된 필름 및 금속 필름, 이형 라이너가 멤브레인으로 적용가능하다.
조작 406에서, 실리콘 필름을 광학 디바이스에 라미네이트하기 위해 실리콘 필름에 열이 열원에 의해 적용된다. 예에서, 열 적용은 이형 라이너의 압축과 적어도 부분적으로 동시에 일어난다.
실리콘 조성물
일반적으로, 미반응된 A-스테이지에서 열경화성 수지의 일부가 반응되는 경우, 수지는 가교결합가능한 관능 그룹의 일부가 반응되는 B-스테이지에 도입될 수 있다. A-스테이지 및 B-스테이지에서, 수지는 가열에 의해 점도가 감소되거나, 연화되거나 또는 액화될 수 있다. 반응이 계속되는 경우, 수지는 완전히 경화되는 C-스테이지에 도입된다. 본 발명의 다양한 구현예에 따른 경화성 실리콘 조성물은 "A-스테이지" 또는 "B-스테이지"에 상응하는 상태에 있으며, 특히, 실온에서 고체인 성분을 포함하는 경화성 실리콘 조성물이 사용되므로 열가소성이다. 따라서, 본 발명에 따른 라미네이팅을 위한 핫-멜트 경화성 실리콘 조성물을 "가소성으로" 작업할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "핫-멜트" 및 "핫-멜트가능한"은 일반적으로 에틸렌 비닐 아세테이트계 접착제로 대표되는 핫-멜트 접착제와 같이 실온(25℃)에서 고체이지만 가열시 연화되거나 용융되어 점성 유체 또는 액체 상태가 되는 물질을 나타낸다.
본 발명의 다양한 양태의 조성물은 "핫-멜트" 조성물 또는 실리콘-함유 "핫 멜트" 조성물이며, 따라서 실온(25℃)에서 고체일 수 있다. 본 발명의 조성물의 형태에 대한 특별히 제한은 없지만; 예를 들면, 이는 분말, 과립, 펠렛, 정제, 필름 또는 시트의 형태를 채용할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태의 조성물은, 일부 양태에서, JIS K 6253에 의해 정의될 때 25℃에서 적어도 50, 적어도 60 또는 적어도 70의 A형 듀로미터(durometer) 경도를 갖는다. 본 발명의 조성물은, 일부 양태에서, 100℃에서 유체이거나 100℃에서 10 이하, 5 이하 또는 1 이하의 A형 듀로미터 경도를 갖는다. 조성물이 100℃에서 유체인 경우, 이의 점도에 대한 특별한 제한은 없으며; 최소 0.01 Pa·s 또는 0.1 Pa·s이다. 조성물이 100℃에서 유체인 경우, 최대 점도는 1,000 Pa·s, 100 Pa·s 또는 10 Pa·s일 수 있다. 대안적으로, 조성물이 100℃에서 유체인 경우, 다이의 폐쇄 직후(경화 시간: 0초)로부터 300초까지의 최소 토크 값은, 예를 들면, JIS K 6300-2 "미가황 고무 -- 물리적 특성 -- 파트 2: 진동 큐어미터 의한 경화 특성의 결정(Rubber, unvulcanized -- Physical property -- Part 2: Determination of cure characteristics with oscillating curemeters)에 따라 이동 다이 레오미터(moving die rheometer; MDR)를 사용하여 적어도 100℃의 온도에서 측정할 때, 1 kgf·cm 이하 또는 0.1 kgf·cm 이하이다. 따라서, 본 발명의 조성물은 가열될 때 변형되는 열가소성 필름 또는 시트로서 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태의 조성물은 가열될 때 가교결합 및 경화를 겪을 수 있다. 최소 가열 온도는, 일부 양태에서, 약 50℃, 약 80℃ 또는 약 100℃이다. 최대 가열 온도는, 일부 양태에서, 약 200℃ 또는 약 150℃이다. 밀봉부(seal)의 형상을 안정화시키기 위해, 본 발명의 다양한 양태의 조성물은 1 kgf·cm의 토크에 도달할 때까지 측정 개시 직후로부터의 시간이, 이동 다이 레오미터(MDR)를 사용하는 가열 온도 범위에서 측정할 때, 5분 이하, 3분 이하 또는 1분 이하가 되도록 하는 경화 특성을 갖는다. 측정은 JIS K 6300-2 "미가황 고무 -- 물리적 특성 -- 파트 2: 진동 큐어미터 의한 경화 특성의 결정"에 따르는 방법에 따라 MDR을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태의 조성물 그 자체, 또는 이의 경화된 생성물은, 일부 양태에서, 적어도 1.40의 굴절률을 갖는다. 굴절률은, 예를 들면, 아베 굴절계(Abbe refractometer)를 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 경우에, 아베 굴절계에 대한 광원의 파장은 목적하는 파장에서의 굴절률을 측정하도록 변경될 수 있다. 경화성 실리콘 조성물 또는 이의 경화된 생성물은, 일부 양태에서, 가시광 파장(589nm)에서의 굴절률(25℃에서)이 1.40 이상, 약 1.50 내지 약 1.70 또는 약 1.55 내지 약 1.60이다.
본 발명의 조성물 그 자체 또는 이의 경화된 생성물은 적어도 약 80%, 적어도 약 90% 또는 적어도 약 95%(예를 들면, 약 80% 내지 약 100%, 약 80% 내지 약 95%, 약 90% 내지 약 100% 또는 약 95% 내지 약 100%)의 광투과율(25℃에서)을 가질 수 있다. 이러한 광투과율은, 예를 들면, 0.2cm의 광 경로 거리 및 450nm의 파장을 사용한 광투과율(25℃에서) 분광광도계를 사용하여 본 발명의 조성물 또는 이의 경화된 생성물을 측정함으로써 계산될 수 있다.
본 발명의 조성물은 일부 양태에서, 예를 들면, 고체 오가노폴리실록산을 포함하고, 실온에서 고체인 A-스테이지 실리콘 조성물, 또는 하이드로실릴화 반응을 통해 가교결합되거나 경화될 수 있는 B-스테이지 실리콘 조성물이다. 특히, 본 발명에 따른 B-스테이지 조성물은, 일부 양태에서, 하이드로실릴화 반응을 통해 부분적으로 가교결합되고, 실온에서 높은 경도, 구체적으로, 경질 고무-유사 상태를 갖는 고체를 형성하며, 상당히 연화된 형태, 구체적으로, 연질 고무-유사 상태를 채용하거나 100℃와 같은 고온에서 액화된다.
일부 양태에서, 본 발명의 조성물은 하이드로실릴화 반응을 통해 가교결합되고 경화될 수 있다. 일부 양태에서, 상기 조성물은 하기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
(1) 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물;
(2) 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 부분적으로 가교결합하여 수득된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물; 및
(3) 미반응된 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물의 가교결합에 의해 수득된, 규소 원자-결합된 수소 원자 및/또는 알케닐 그룹을 갖는 가교결합 생성물; 및 적어도 1종의 하이드로실릴화 반응성 성분을 포함하는 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물.
일부 양태에서, 미반응된 하이드로실릴화 경화성(반응성) 실리콘 조성물은 하기를 포함한다:
(A) 25℃에서 고체이고, 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
(B) 성분 (A) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.2 내지 4의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
(C) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매.
성분 (A)의 분자 구조에 대한 제한은 없으며; 예는 직쇄, 부분적으로 분지된 선형, 분지된, 수지상, 망상 또는 사이클릭 구조물을 포함한다.
성분 (A) 내 알케닐 그룹의 비제한적인 예는 2 내지 10개의 탄소(예를 들면, 2 내지 8개의 탄소, 2 내지 5개의 탄소 또는 2 내지 4개의 탄소)를 갖는 직쇄 또는 분지된 알케닐 그룹, 예를 들면, 비닐 그룹, 알릴 그룹, 프로페닐 그룹, 이소프로페닐 그룹, 부테닐 그룹, 펜테닐 그룹 및 헥세닐 그룹을 포함한다. 비닐 그룹 또는 알릴 그룹이 바람직하며, 비닐 그룹이 더 바람직하다. 성분 (A)는 임의로 분자 내 평균 적어도 3개의 알케닐 그룹을 가질 수 있다.
성분 (A)는, 알케닐 그룹 외에도, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 규소 원자에 결합된 1가 탄화수소 그룹을 포함할 수 있다. 1가 탄화수소 그룹의 예는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹, 및 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹을 포함한다. 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 이소프로필 그룹, 부틸 그룹, 이소부틸 그룹, 3급-부틸 그룹, 펜틸 그룹, 네오펜틸 그룹, 사이클로펜틸 그룹, 헥실 그룹, 사이클로헥실 그룹, 헵틸 그룹, 및 다른 선형, 분지된 또는 사이클릭 알킬 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹은 바람직하게는 메틸 그룹이다. 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹의 예는 페닐 그룹, 톨릴 그룹, 크실릴 그룹, 나프틸 그룹 및 안트라세닐 그룹을 포함한다. 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹의 예는 벤질 그룹, 페네틸 그룹 및 페닐프로필 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹의 수소 원자 부분은 할로겐 원자, 하이드록실 그룹, 에폭시 그룹 등에 의해 부분적으로 치환될 수 있다.
성분 (A)의 예는 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 메틸비닐폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 메틸비닐실록산과 디메틸실록산의 공중합체, 양쪽 분자 말단에서 디메틸비닐실록시 그룹으로 캡핑된 메틸비닐폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 디메틸비닐실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸비닐실록산의 공중합체, 사이클릭 메틸비닐실록산, 사이클릭 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 식 (CH3)3SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 (CH2=CH)(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위 및 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위로 구성된 공중합체, 식 (CH2=CH)(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위로 구성된 공중합체, 식 (CH3)3SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 (CH2=CH)(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 (CH3)2SiO2 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체, 및 상기 중 2개 이상의 혼합물을 포함한다. 양쪽 분자 말단에서 디메틸비닐실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸비닐실록산의 공중합체, 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 (CH2=CH)(CH3)2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체가 바람직하다.
성분 (A)는, 일부 양태에서, 하기 평균 단위식으로 표시되는 페닐 그룹-함유 오가노폴리실록산일 수 있다:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
여기서:
R1은 페닐 그룹, 알킬 그룹 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 그룹이고, 단 60 내지 80mol%의 R1은 페닐 그룹이고, 10 내지 20mol%의 R1은 알케닐 그룹이고;
R2는 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹이고;
"a", "b", "c", "d" 및 "e"는 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 = 1을 만족시키는 수이다.
R1의 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 펜틸 그룹 및 헥실 그룹을 포함한다. R1의 사이클로알킬 그룹의 예는 사이클로펜틸 그룹 및 사이클로헥실 그룹을 포함한다. R1의 알케닐 그룹의 예는 비닐 그룹, 알릴 그룹, 부테닐 그룹, 펜테닐 그룹 및 헥세닐 그룹을 포함한다.
일부 양태에서, R1은 페닐 그룹을 나타낸다. 일부 양태에서, 페닐 그룹 함량은 60 내지 80mol% 또는 65 내지 80mol%의 범위이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우, 고온에서 본 발명의 다양한 양태의 조성물이 불충분하게 연화될 수 있는 것으로 여겨진다. 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 또한 본 발명의 다양한 양태의 조성물 또는 이의 경화된 생성물의 투명도가 손실되고/되거나 기계적 강도가 감소될 수 있다.
일부 양태에서, R1은 알케닐 그룹을 나타낸다. 일부 양태에서, 알케닐 그룹 함량은 10 내지 20mol%의 범위이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 알케닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우, 실온에서 경화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 예에서, 알케닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있다.
R2의 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 펜틸 그룹 및 헥실 그룹을 포함하며, 메틸 그룹 및 에틸 그룹이 바람직하다.
상기 식에서, "a"는 식: R1 3SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위의 분율을 나타내는 수이고, "a"는 0 ≤ a ≤ 0.2, 바람직하게는 0 ≤ a ≤ 0.1을 만족시키는 수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, "a"가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 본 발명의 조성물은 실온에서 불충분하게 경화될 수 있는 것으로 여겨진다.
상기 식에서, "b"는 일반식: R1 2SiO2 /2로 표시되는 실록산 단위의 분율을 나타내는 수이고, "b"는 0.2 ≤ b ≤ 0.7, 바람직하게는 0.4 ≤ b ≤ 0.7을 만족시키는 수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, "b"가 본원에 제공된 범위의 최소값보다 작은 경우, 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 예에서, "b"가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우 실온에서 본 발명의 조성물의 경화가 불충분할 수 있다.
상기 식에서, "c"는 일반식: R1SiO3 /2로 표시되는 실록산 단위의 분율을 나타내는 수이고, "c"는 0.2 ≤ c ≤ 0.6, 바람직하게는 0.3 ≤ c ≤ 0.6을 만족시키는 수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, "c"가 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우 실온에서 본 발명의 조성물의 경도는 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 예에서, "c"가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 고온에서 본 발명의 조성물의 연화는 불충분할 수 있다.
상기 식에서, "d"는 일반식: SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위의 분율을 나타내는 수이고, "d"는 0 ≤ d ≤ 0.2, 바람직하게는 0 ≤ d ≤ 0.1을 만족시키는 수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, "d"가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다.
상기 식에서, "e"는 일반식: R2O1 /2로 표시되는 단위의 분율을 나타내는 수이고, "e"는 0 ≤ e ≤ 0.1을 만족시키는 수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, "e"가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우 실온에서 본 발명의 조성물의 경도가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 추가로, 상기 식에서 "a", "b", "c" 및 "d"의 합은 1이다.
일부 양태에서, 성분 (A)는 하기 성분의 혼합물일 수 있다:
(A-1) 25℃에서 고체이고 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 분지된 오가노폴리실록산 60 내지 100질량%; 및
(A-2) 25℃에서 액체이고 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 직쇄 또는 부분적으로 분지된 오가노폴리실록산 0 내지 40질량%.
일부 양태에서, 성분 (A-1)은 상기 조성물의 주요 성분이며, 성분 (A)로 이미 기재된 성분일 수 있다.
일부 양태에서, 성분 (A-2)는 상기 조성물의 취급 용이성 및 가공성을 개선시키고 실온에서 이의 경도를 개질시키는 성분이며, 바람직하게는 하기 일반식으로 표시되는 페닐 그룹-함유 오가노폴리실록산이다.
R3 3SiO(R3 2SiO)mSiR3 3
여기서:
R3은 페닐 그룹, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 그룹이며, 단 40 내지 70mol%의 R3은 페닐 그룹이고, R3 중 적어도 하나는 알케닐 그룹이고; "m"은 5 내지 100의 정수이다.
R3의 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 펜틸 그룹 및 헥실 그룹을 포함한다. R3의 사이클로알킬 그룹의 예는 사이클로펜틸 그룹 및 사이클로헥실 그룹을 포함한다. R3의 알케닐 그룹의 예는 비닐 그룹, 알릴 그룹, 부테닐 그룹, 펜테닐 그룹 및 헥세닐 그룹을 포함한다.
일부 양태에서, R3은 페닐 그룹을 나타낸다. 일부 양태에서, 페닐 그룹 함량은 40 내지 70mol% 또는 40 내지 60mol%의 범위이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 다른 양태에서, 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 본 발명의 경화된 조성물에서 투명도의 손실 및/또는 기계적 강도의 감소가 일어날 수 있다. 더욱이, R3 중 적어도 하나는 알케닐 그룹이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 알케닐 그룹이 존재하지 않는 경우, 상기 성분이 가교결합 반응에 편입되지 않고 본 발명의 조성물이 블리딩 아웃(bleeding out)될 수 있는 것으로 여겨진다.
상기 식에서, "m"은 5 내지 100 범위의 정수, 바람직하게는 10 내지 50 범위의 정수이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 본 발명의 조성물의 기계적 강도는, "m"이 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우, 감소될 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 양태에서, 본 발명의 조성물의 취급 용이성 및 가공성은, "m"이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 감소될 수 있다.
일부 양태에서, 성분 (B)는 25℃에서의 점도가 1 내지 1,000mPa·s의 범위, 1 내지 500mPa·s의 범위 또는 1 내지 100mPa·s의 범위인 가교결합제로서 기능한다.
성분 (B)의 분자 구조에 대한 제한은 없으며; 예는 직쇄, 부분적으로 분지된 선형, 분지된, 수지상, 망상 또는 사이클릭 구조물을 포함한다. 성분 (B)는 분자 내 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 임의로 가질 수 있다.
성분 (B)는, 규소 원자-결합된 수소 원자 외에도, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 규소 원자에 결합된 1가 탄화수소 그룹을 가질 수 있다. 1가 탄화수소 그룹의 예는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹, 및 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹을 포함한다. 성분 (B) 내 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 이소프로필 그룹, 부틸 그룹, 이소부틸 그룹, 3급-부틸 그룹, 펜틸 그룹, 네오펜틸 그룹, 사이클로펜틸 그룹, 헥실 그룹, 사이클로헥실 그룹, 헵틸 그룹, 및 다른 선형, 분지된 또는 사이클릭 알킬 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹은 바람직하게는 메틸 그룹이다. 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹의 예는 페닐 그룹, 톨릴 그룹, 크실릴 그룹, 나프틸 그룹 및 안트라세닐 그룹을 포함한다. 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹의 예는 벤질 그룹, 페네틸 그룹 및 페닐프로필 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹의 수소 원자의 일부는 할로겐 원자, 하이드록실 그룹 또는 에폭시 그룹 등으로 부분적으로 치환될 수 있다.
성분 (B)의 예는 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 메틸하이드로겐폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸 하이드로겐실록산의 공중합체, 양쪽 분자 말단에서 디메틸하이드로겐실록시 그룹으로 캡핑된 메틸하이드로겐폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 디메틸하이드로겐실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸하이드로겐실록산의 공중합체, 사이클릭 메틸하이드로겐실록산, 사이클릭 디메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 식 (CH3)3SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 H(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체, 식 H(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체, 식 (CH3)3SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 H(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위, 식 (CH3)2SiO2 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체, 및 이들 중 2개 이상의 혼합물을 포함하며; 특히, 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 메틸하이드로겐폴리실록산, 양쪽 분자 말단에서 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸하이드로겐실록산의 공중합체, 및 식 SiO4 /2로 표시되는 실록산 단위 및 식 H(CH3)2SiO1 /2로 표시되는 실록산 단위의 공중합체가 바람직하다.
일부 양태에서, 성분 (B) 중 30 내지 70mol%의 1가 탄화수소 그룹은 페닐 그룹이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다. 페닐 그룹 함량이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 본 발명의 경화된 조성물에서 투명도의 손실 및/또는 기계적 강도의 감소가 일어날 수 있다.
일부 양태에서, 성분 (B)는 하기 일반식으로 표시되는 오가노트리실록산이다.
(HR4 2SiO)2SiR4 2
일부 양태에서, R4는 페닐 그룹, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹이다. R4의 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 부틸 그룹, 펜틸 그룹 및 헥실 그룹을 포함한다. R4의 사이클로알킬 그룹의 예는 사이클로펜틸 그룹 및 사이클로헥실 그룹을 포함한다. 일부 양태에서, R4의 페닐 그룹 함량은 30 내지 70mol%의 범위이다.
일부 양태에서, 성분 (B) 함량은 성분 (A) 내 알케닐 그룹의 총량에 대한 그 안의 규소 원자-결합된 수소 원자의 몰비가 0.2 내지 4, 바람직하게는 0.5 내지 2, 더 바람직하게는 0.8 내지 1.8. 더욱 더 바람직하게는 0.5 내지 1.5의 범위가 되도록 하는 양이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 성분 (B)의 함량이 본원에 제공된 범위에서 벗어나는 경우, 실온에서 본 발명의 조성물의 경도는 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다.
성분 (C)는 성분 (A)의 알케닐 그룹과 성분 (B)의 규소 원자-결합된 수소 원자 사이의 하이드로실릴화 반응을 일으키거나 촉진시키는 하이드로실릴화 반응 촉매이다. 성분 (C)의 예는 백금계 촉매, 로듐계 촉매 및 팔라듐계 촉매를 포함한다. 백금계 촉매는 본 조성물의 경화를 촉진시키는 능력으로 인해 바람직하다. 백금계 촉매의 예는 백금 미세 분말, 염화백금산, 염화백금산의 알코올 용액, 백금-알케닐실록산 착물, 백금-올레핀 착물 및 백금-카보닐 착물을 포함하며, 백금-알케닐실록산 착물이 특히 바람직하다. 알케닐실록산의 예는 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 알케닐실록산의 메틸 그룹의 일부가 에틸 그룹 또는 페닐 그룹 등으로 치환된 알케닐실록산, 및 알케닐실록산의 비닐 그룹이 알릴 그룹 또는 헥세닐 그룹 등으로 치환된 알케닐실록산을 포함한다. 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산이 백금-알케닐실록산 착물의 높은 안정성으로 인해 특히 바람직하다. 백금-알케닐실록산 착물의 안정성을 개선시키는 능력으로 인해, 오가노실록산 올리고머, 예를 들면, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3-디알릴-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3-디비닐-1,3-디메틸-1,3-디페닐디실록산, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라페닐디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐 사이클로테트라실록산, 또는 유사한 알케닐실록산, 또는 디메틸실록산 올리고머와 함께 백금-알케닐실록산 착물의 배합물이 권장된다. 알케닐실록산의 첨가가 바람직하다.
성분 (C) 함량이 성분 (A)의 알케닐 그룹과 성분 (B)의 규소 원자-결합된 수소 원자 사이의 하이드로실릴화 반응을 수행하거나 촉진시키기에 충분한 양인 한 성분 (C) 함량에 대한 특별한 제한은 없지만, 일부 양태에서, 성분 (C) 함량은 부분적 경화 전 조성물에 대한 성분 중 질량 단위 면에서 금속 원소의 양이 0.01 내지 500ppm, 0.01 내지 100ppm 또는 0.01 내지 50ppm의 범위 내가 되도록 하는 양이다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 상기 조성물은, 성분 (C)의 양이 본원에 기재된 범위의 하한치 미만인 경우, 충분히 가교결합하지 않는 경향을 나타낼 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 예에서, 본 발명에 따른 조성물의 변색은, 상기 양이 본원에 기재된 범위의 상한치를 초과하는 경우 발생할 수 있다.
미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 부분적으로 가교결합시켜 수득된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (2)은 하기를 포함하는 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물의 하이드로실릴화 반응을 50 내지 95% 전환율에서 중지시켜 달성될 수 있다:
(D) 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
(E) 성분 (D) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.2 내지 4의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
(F) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매.
본원에 기재된 성분 (A) 내지 (C)는 각각 성분 (D) 내지 (F)에 사용될 수 있다.
미반응된 하이드로실릴화된 경화성 실리콘 조성물의 점도에 대한 특별한 제한은 없지만, 이는 100 내지 1,000,000mPa·s 또는 500 내지 50,000mPa·s의 범위일 수 있다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 본 발명의 조성물의 기계적 강도는, 점도가 본원에 제공된 범위의 최소값 미만인 경우, 감소될 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 예에서, 본 발명의 조성물의 취급 용이성 및 가공성은, 상기 점도가 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우, 감소될 수 있다.
성분 (D)는, 일부 양태에서,
(D-1) 하기 평균 단위식으로 표시된 오가노폴리실록산:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
(여기서, R1은 페닐 그룹, 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소를 갖는 알케닐 그룹이며, 단 R1 중 60 내지 80mol%는 페닐 그룹이고, R1 중 10 내지 20mol%는 알케닐 그룹이고; R2는 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹이고; "a", "b", "c", "d" 및 "e"는 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 = 1을 만족시키는 수이다); 및
(D-2) 하기 일반식으로 표시된 오가노폴리실록산:
R3 3SiO(R3 2SiO)mSiR3 3
(여기서, R3은 페닐 그룹, 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소를 갖는 알케닐 그룹이며, 단 R3 중 40 내지 70mol%는 페닐 그룹이고, 적어도 하나의 R3은 알케닐 그룹이고; "m"은 5 내지 100의 정수이다)
의 혼합물을, 성분 (D-1) 100중량부당 성분 (D-2)가 0 내지 20중량부가 되는 양으로 포함한다.
성분 (D-2) 함량은 성분 (D-1) 100질량부당 0 내지 15질량부 범위의 양, 또는 0 내지 10질량부 범위의 양일 수 있다. 임의의 특정 이론에 결부시키고자 하지 않고, 성분 (D-2) 함량이 본원에 제공된 범위의 최대값을 초과하는 경우 고온에서 본 발명의 조성물의 연화가 불충분할 수 있는 것으로 여겨진다.
하이드로실릴화 반응의 "전환율"은 성분 (D)의 알케닐 그룹 또는 성분 (E)의 규소 원자-결합된 수소 원자의 소모도이며; 예를 들면, 80% 전환율은 성분 (D)의 알케닐 그룹 또는 성분 (E)의 규소 원자-결합된 수소 원자의 80%가 하이드로실릴화 반응에서 소모되었음을 나타낼 수 있다.
전환율을 조절하는데 사용되는 방법에 대한 특별한 제한은 없으며; 예를 들면, 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 비교적 짧은 시간 동안 가열되어 50 내지 95%의 전환율을 수득할 수 있다. 가열 온도는, 일부 양태에서, 50 내지 200℃ 또는 80 내지 150℃이다. 가열 시간은, 일부 양태에서, 1 내지 20분 또는 5 내지 15분이다. 전환율은, 예를 들면, 참조로서 시차 주사 열량측정법(DSC)을 통해 미반응된 조성물을 측정함으로써 수득된 열-발생 피크 면적에 대해 측정될 수 있다.
하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (3)은 하기를 함유한다:
(G) 하기를 포함하는 미반응된 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물의 하이드로실릴화 반응에 의해 수득된 알케닐 그룹-함유 가교결합 생성물:
(G-1) 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
(G-2) 성분 (G-1) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.3 내지 0.9의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
(G-3) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매; 및
(H) 가교결합 생성물 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.1 내지 2.0의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산.
상기 기재된 성분 (A), (B), (C) 및 (E)는 각각 성분 (G-1), (G-2), (G-3) 및 (H)에 대해 사용될 수 있다.
일부 양태에서, 하기 조건 중 하나 이상을 만족시킨다:
(G-1)은 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖고 하기 평균 조성 식으로 표시되는 오가노폴리실록산이다.
R4 xSiO(4-x)/2
여기서, R4는 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹을 나타내고, 단 R4 중 0.1 내지 40mol%는 알케닐 그룹이고; "x"는 1 ≤x<2가 되도록 하는 양수이다.
(G-2)는 하기 일반식으로 표시되는 디오가노폴리실록산이다.
HR5 2Si(R5 2SiO)nR5 2SiH
여기서, R5는 독립적으로 지방족 불포화 결합을 포함하지 않는 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹을 나타내고, "n"은 0 내지 1,000의 정수이다;
(H)는 하기 평균 조성 식으로 표시되는 오가노하이드로겐폴리실록산이다.
R5 yHzSiO(4-y-z)/2
여기서, R5는 상기 정의된 바와 같으며, "y" 및 "z"는 0.7 ≤ y ≤ 2.1, 0.001 ≤ z ≤ 1.0, 및 0.8 ≤ y+z ≤ 2.6을 만족시키는 양수이다.
1가 탄화수소 그룹 및 알케닐 그룹은 본원에 기재된 바와 같다. 지방족 불포화 결합을 포함하지 않는 1가 탄화수소 그룹의 예는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹, 및 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹을 포함한다. 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹의 예는 메틸 그룹, 에틸 그룹, 프로필 그룹, 이소프로필 그룹, 부틸 그룹, 이소부틸 그룹, 3급-부틸 그룹, 펜틸 그룹, 네오펜틸 그룹, 사이클로펜틸 그룹, 헥실 그룹, 사이클로헥실 그룹, 헵틸 그룹, 및 다른 선형, 분지된 또는 사이클릭 알킬 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹은 바람직하게는 메틸 그룹이다. 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 그룹의 예는 페닐 그룹, 톨릴 그룹, 크실릴 그룹, 나프틸 그룹 및 안트라세닐 그룹을 포함한다. 7 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 그룹의 예는 벤질 그룹, 페네틸 그룹 및 페닐프로필 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹의 수소 원자 부분은 할로겐 원자, 하이드록실 그룹 또는 에폭시 그룹 등에 의해 부분적으로 치환될 수 있다.
하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (3)에서, 일부 양태에서 성분 (G-1) 및 (G-2)의 상대량은 성분 (G-1) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 성분 (G-2) 내 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.3 내지 0.9의 범위가 되도록 조정되며; 이에 따라, 미반응된 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물 (G)을 하이드로실릴화하여 수득된 가교결합 생성물은 하이드로실릴화 반응에서 소모되지 않는 알케닐 그룹을 갖는다. 따라서, 성분 (H)의 존재로 인해 하이드로실릴화 반응을 통해 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (3)을 추가로 가교결합하고 경화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 조성물은, 임의의 성분으로서, 반응 지연제, 예를 들면, 에티닐 헥사놀, 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 또는 또 다른 알킨 알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인, 또는 또 다른 엔인 화합물; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐사이클로테트라실록산 또는 벤조트리아졸을 포함할 수 있다. 반응 지연제 함량에 대해 제한은 없으며, 예를 들면, 조성물의 중량에 대해 1 내지 5,000ppm 범위이다.
본 발명의 조성물은 또한 다양한 기질에 대한 결합성(bondability)을 개선시키기 위해 접착 촉진제를 포함할 수 있다. 접착 촉진제의 예는 트리알콕시실록시 그룹(예를 들면, 트리메톡시실록시 그룹 또는 트리에톡시실록시 그룹) 또는 트리알콕시실릴알킬 그룹(예를 들면, 트리메톡시실릴에틸 그룹 또는 트리에톡시실릴에틸 그룹) 및 하이드로실릴 그룹 또는 알케닐 그룹(예를 들면, 비닐 그룹 또는 알릴 그룹)을 갖는 대략 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 오가노실란 또는 선형, 분지된 또는 사이클릭 오가노실록산 올리고머; 트리알콕시실록시 그룹 또는 트리알콕시실릴알킬 그룹, 및 메타크릴옥시알킬 그룹(예를 들면, 3-메타크릴옥시프로필 그룹)을 갖는 대략 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 오가노실란 또는 선형, 분지된 또는 사이클릭 오가노실록산 올리고머; 트리알콕시실록시 그룹 또는 트리알콕시실릴알킬 그룹, 및 에폭시 그룹-결합된 알킬 그룹(예를 들면, 3-글리시독시프로필 그룹, 4-글리시독시부틸 그룹, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸 그룹, 또는 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 그룹)을 갖는 대략 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 오가노실란 또는 선형, 분지된 또는 사이클릭 오가노실록산 올리고머; 및 아미노알킬트리알콕시실란 및 에폭시 그룹-결합된 알킬트리알콕시실란, 및 에폭시 그룹-함유 에틸 폴리실리케이트의 반응 생성물을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 접착 촉진제의 구체적인 예는 비닐 트리메톡시실란, 알릴 트리메톡시실란, 알릴 트리에톡시실란, 하이드로겐 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시 사이클로헥실)에틸 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란과 3-아미노프로필 트리에톡시실란의 반응 생성물, 실란올 그룹 쇄-종료된 메틸비닐실록산 올리고머과 3-글리시독시프로필트리메톡시실란의 축합 반응 생성물, 실란올 그룹 쇄-종료된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란의 축합 반응 생성물, 및 트리스(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트를 포함한다.
본 발명의 조성물은, 임의의 성분으로서, 성분 (A) 내지 (H) 이외의 오가노폴리실록산; 무기 충전제, 예를 들면, 실리카, 유리, 알루미나 또는 산화아연; 미분된 유기 수지, 예를 들면, 폴리메타크릴레이트 수지; 내열제(heat resistance agent); 염료; 안료; 인광물질(phosphor); 난연제; 또는 용매 등을, 이러한 임의의 성분이 다른 특성 중에서도, 본 발명의 다양한 양태의 조성물의 광학 및 물리적 특성에 불리하게 영향을 미치지 않는 정도로 추가로 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명의 다양한 양태의 조성물은 적어도 1종의 오가노폴리실록산 블록 공중합체를 포함한다. 일부 양태에서, 오가노폴리실록산 블록 공중합체는, 일부 양태에서 하기를 포함한다:
[R6 2SiO2 /2]로 표시되는 40 내지 90mol%의 디실록시 단위;
[R7SiO3 /2]로 표시되는 10 내지 60mol%의 트리실록시 단위; 및
[≡SiOH]로 표시되는 2 내지 25mol%의 실란올 그룹;
여기서,
각각의 R6은 독립적으로 C1-C30 탄화수소 그룹을 나타내고;
각각의 R7은 독립적으로 C1-C20 탄화수소 그룹을 나타내고;
상기 디실록시 단위 [R6 2SiO2 /2]는 평균 10 내지 400개(예를 들면, 50 내지 300개)의 디실록시 단위 [R6 2SiO2/2]를 포함하는 직쇄 블록에 존재하고;
상기 트리실록시 단위는 적어도 500g/mol의 분자량을 갖는 비-직쇄 블록에 존재하고;
각각의 직쇄 블록은 적어도 하나의 비-직쇄 블록에 결합된다.
탄화수소 그룹의 예는 본원에 기재된 1가 탄화수소 그룹을 포함한다.
오가노폴리실록산 블록 공중합체는 적어도 20,000g/mol의 중량 평균 분자량(Mw), 대안적으로 적어도 40,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 적어도 50,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 적어도 60,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 적어도 70,000g/mol의 중량 평균 분자량, 또는 대안적으로 적어도 80,000g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 일부 양태에서, 오가노실록산 블록 공중합체는 약 20,000g/mol 내지 약 250,000g/mol 또는 약 100,000g/mol 내지 약 250,000g/mol의 중량 평균 분자량(Mw), 대안적으로 약 40,000g/mol 내지 약 100,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000g/mol 내지 약 100,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000g/mol 내지 약 80,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000g/mol 내지 약 70,000g/mol의 중량 평균 분자량, 대안적으로 약 50,000g/mol 내지 약 60,000g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다. 또 다른 양태에서, 오가노실록산 블록 공중합체의 중량 평균 분자량은 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 300,000g/mol이다. 또 다른 양태에서, 오가노실록산 블록 공중합체는 40,000 내지 60,000, 45,000 내지 55,000, 또는 약 50,000g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는다.
일부 양태에서, 적어도 1종의 오가노폴리실록산 블록 공중합체를 포함하는 조성물은 ASTM D542를 사용하여 측정될 때 적어도 1.4의 굴절률을 갖는다. 일부 양태에서, 적어도 1종의 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하는 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.
허용되는 오가노폴리실록산 블록 공중합체의 예는 WO2012/040457, WO2012/040453, WO2012/040367, WO2012/040305 및 WO2012/040302에 개시된 것들을 포함하고, 이들은 마치 본원에 완전히 기재된 것처럼 참조로 포함된다.
일부 양태에서, 본 발명은 본 발명의 조성물을 포함하는 실리콘 필름에 관한 것이다. 본 발명의 실리콘 필름의 적어도 20중량%가 상기 조성물에 의해 구성되며, 적어도 50중량%, 적어도 70중량%, 적어도 90중량%가 상기 조성물에 의해 구성되되거나, 일부 양태에서, 필름은 상기 조성물로만 구성된다.
본 발명에 따른 조성물 및 실리콘 필름은 적어도 1종의 인광물질을 포함할 수 있다. 2종 이상의 인광물질의 배합물이 또한 사용될 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 본 발명의 다양한 양태에 따른 조성물 또는 실리콘 필름이 발광체(light-emitting body), 예를 들면, LED를 밀봉하는데 사용되는 경우, 방출된 빛의 파장을 전환시키고 LED 등에 의해 방출된 빛의 색 등을 조정하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 인광물질이 시트 내에 포함되기 때문에, LED 또는 다른 발광체는 용이하게 위치될 수 있으며, 이의 색은 용이하게 조절된다. 밀봉부를 효과적으로 수득하기 위해 압축 성형 또는 라미네이팅이 또한 빛 방출 색을 조정한 직후 수행될 수 있다. 더욱이, 인광물질이 액체에서 존재하지 않으므로 균일하지 않은 농도 분포를 초래할 수 있는 저장중 인광물질의 침강은 없다.
인광물질은 임의의 공지된 인광물질일 수 있으며, 단층 시트의 두께를 증가시키고 파장을 유리하게 전환시키기 위해, 인광물질의 최소 함량은, 일부 양태에서, 본 발명에 따른 조성물 또는 실리콘 필름의 총 중량에 대해 적어도 0.01중량%, 적어도 0.1중량% 또는 적어도 1중량%이다. 다른 양태에서, 단층 시트의 두께를 감소시키면서 파장을 전환시키기 위해, 인광물질의 최소 함량은, 일부 양태에서, 10중량%, 20중량% 또는 50중량%이다. 또 다른 양태에서, 단층 시트의 두께를 감소시키면서 파장을 전환시키기 위해, 인광물질의 최대 함량은, 일부 양태에서, 95중량%, 90중량%, 80중량% 또는 50중량%이다. 또 다른 양태에서, 단층 시트의 두께를 감소시키면서 파장을 전환시키기 위해, 인광물질의 최대 함량은 30중량%, 20중량% 또는 10중량%이다. 인광물질은, 예를 들면, CILAS 레이저 측정 장치 등을 사용하는 레이저 광회절(laser photodiffraction) 방법을 통한 입자 분포 측정에서 측정될 때, 입자 크기가, 일부 양태에서, 적어도 10nm, 10nm 내지 100μm 또는 100nm 내지 30μm가 되도록 하는 입자 크기 범위를 갖는다.
본 발명에 따른 실리콘 필름의 두께에 대한 특별한 제한은 없지만; 예를 들면, 10μm 내지 10mm 또는 20μm 내지 5mm이다.
인광물질은, 예를 들면, LED로부터 빛을 흡수하고 빛을 상이한 파장으로 전환시킬 수 있는 임의의 인광물질일 수 있다. 예는 란탄족 원소, 예를 들면, 유로퓸 또는 세륨에 의해 주로 활성화된 니트라이드 및 옥시니트라이드 인광물질, 란탄족, 예를 들면, 유로퓸 또는 전이금속 원소, 예를 들면, 망간에 의해 주로 활성화된 알칼리 토류 할로겐 아파타이트(apatite) 인광물질, 알칼리토금속 붕산 할로겐 인광물질, 알칼리토금속 알루미네이트 인광물질, 알칼리 토류 실리케이트 인광물질, 알칼리 토류 설파이드 인광물질, 알칼리 토류 티오갈레이트 인광물질, 알칼리 토류 규소 니트라이드 인광물질, 게르마네이트 인광물질, 란탄족 원소, 예를 들면, 세륨에 의해 주로 활성화된 희토류 루미네이트 인광물질, 희토류 실리케이트 인광물질, 란탄족 원소, 예를 들면, 유로퓸에 의해 주로 활성화된 유기 및 유기 착물 인광물질, 및 Ca-Al-Si-O-N계 옥시니트라이드 유리 인광물질 중 하나 이상을 포함한다. 허용되는 인광물질의 구체적인 예는 하기 열거되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
란탄족 원소, 예를 들면, 유로퓸 또는 세륨에 의해 주로 활성화된 니트라이드 인광물질의 예는 M2Si5N8:Eu(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이다)를 포함한다. M2Si5N8:Eu 이외에, 다른 예는 MSi7N10:Eu, M1 .8Si5O0 .2N8:Eu 및 M0 .9Si7O0 .1N10:Eu를 포함한다(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이다).
란탄족 원소, 예를 들면, 유로퓸 또는 세륨에 의해 주로 활성화된 옥시니트라이드 인광물질의 예는 MSi2O2N2:Eu(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이다)를 포함한다.
란탄족 원소, 예를 들면, 유로퓸 또는 전이금속 원소, 예를 들면, 망간에 의해 주로 활성화된 알칼리 토류 할로겐 아파타이트 인광물질의 예는 M5(PO4)3X:R(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이고; X는 불소, 염소, 브롬 및 요오드로부터 선택된 적어도 하나이고; R은 유로퓸, 망간, 또는 유로퓸 및 망간으로부터 선택된 적어도 하나이다)을 포함한다.
알칼리토금속 붕산 할로겐 인광물질의 예는 M2B5O9X:R(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이고; X는 불소, 염소, 브롬 및 요오드로부터 선택된 적어도 하나이고; R은 유로퓸, 망간, 또는 유로퓸 및 망간으로부터 선택된 적어도 하나이다)을 포함한다.
알칼리토금속 알루미네이트 인광물질의 예는 SrAl2O4:R, Sr4Al14O25:R, CaAl2O4:R, BaMg2Al16O27:R, BaMg2Al16O12:R, BaMgAl10O17:R(여기서, R은 유로퓸, 망간, 또는 유로퓸 및 망간으로부터 선택된 적어도 하나이다)을 포함한다.
알칼리 토류 설파이드 인광물질의 예는 La2O2S:Eu, Y2O2S:Eu 및 Gd2O2S:Eu를 포함한다.
란탄족 원소, 예를 들면, 세륨에 의해 주로 활성화된 희토류 알루미네이트 인광물질의 예는 조성 식 Y3Al5O12:Ce, (Y0 .8Gd0 .2)3Al5O12:Ce, Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce 및 (Y,Gd)3(Al,Ga)5O12로 표시되는 YAG 인광물질을 포함한다. 다른 예는 이트륨이 테르븀 또는 루테튬 등으로 부분적으로 또는 완전히 치환된 인광물질, 예를 들면, Tb3Al5O12:Ce 및 Lu3Al5O12:Ce를 포함한다.
다른 인광물질은 ZnS:Eu, Zn2GeO4:Mn 및 MGa2S4:Eu(여기서, M은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 마그네슘 및 아연으로부터 선택된 적어도 하나이고; X는 불소, 염소, 브롬 및 요오드로부터 선택된 적어도 하나이다)를 포함한다.
상기 언급된 인광물질은 또한, 유로퓸 대신에 또는 유로퓸 이외에, 테르븀, 구리, 은, 금, 크롬, 네오디뮴, 디스프로슘, 코발트, 니켈 및 티타늄으로부터 선택된 적어도 하나를 함유할 수 있다.
Ca-Al-Si-O-N계 옥시니트라이드 유리 인광물질은 매트릭스 물질로서 옥시니트라이드 유리로 구성되고, CaO의 측면에서 20 내지 50mol% CaCO3, 0 내지 30mol% Al2O3, 25 내지 60mol% SiO, 5 내지 50mol% AlN, 및 0.1 내지 20mol%의 희토류 산화물 또는 전이금속 산화물(5가지 성분의 총 합은 100mol%이다)을 포함하는 인광물질이다. 매트릭스 물질로서 옥시니트라이드 유리로 구성된 인광물질은 15중량% 이하의 질소를 함유하고, 형광 유리는 바람직하게는, 희토류 산화물 이온 외에도, 공-활성화제로서 희토류 산화물로 감작제를 구성하는 또 다른 희토류 원소 이온 0.1 내지 10mol%를 함유한다.
유사한 특성 및 효과를 갖고, 상기 기재된 인광물질과 다른 또 다른 인광물질이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에 따른 조성물 또는 실리콘 필름은 본 발명에 따른 조성물 및 하나 이상의 무기 입자 및/또는 필요한 경우 상기 기재된 인광물질을 혼합하고, 수득된 혼합물을 비교적 단시간 동안 가열하여 이를 부분적으로 가교결합시킴으로써 제조될 수 있다. 가열 온도는 50 내지 200℃ 또는 80 내지 150℃이다. 가열 시간은 1 내지 20분 또는 5 내지 15분이다. 본 발명에 따른 조성물 또는 혼합물은 본 발명의 실리콘 필름을 형성하며, 상기 실리콘 필름은 하이드로실릴화 반응을 통해 부분적으로 가교결합되고 실온에서 높은 경도를 갖는 고체이며, 고온, 예를 들면, 100℃ 이상에서 연화되거나 액화되는 가교결합 생성물이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 조성물을 함유하는 적어도 하나의 층을 포함하는 라미네이트, 예를 들면, 실리콘 필름 및 적어도 하나의 다른 시트를 포함하는 라미네이트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 라미네이트의 두께에 대해 특별한 제한은 없으며; 예를 들면, 10μm 내지 10mm, 100μm 내지 8mm 또는 0.5 내지 5mm이다.
존재하는 경우, 본 발명에 따른 실리콘 필름과 동일한 두께를 갖거나, 또는, 필요에 따라, 이보다 더 얇을 수 있는 다른 시트의 두께에 대해 특별한 제한은 없으며, 이 경우에 상기 다른 시트의 두께는, 예를 들면, 0.1μm 내지 3mm 또는 1μm 내지 2mm이다.
다른 시트는, 존재하는 경우, 실리콘 필름을 지지하기 위한 지지체 시트일 수 있다. 지지체 시트는 단층 시트, 또는 다수의 필름이 겹겹히 쌓인 다층 시트일 수 있다. 다른 시트는 또한 먼지 등이 실리콘 필름에 부착하는 것을 방지하기 위한 보호 시트일 수 있다. 지지체 시트가 실리콘 필름을 지지할 수 있는 한 지지체 시트의 재료에 대한 특별한 제한은 없다. 보호 시트가 실리콘 필름으로부터 박리될 수 있는 한 보호 시트의 재료에 대한 특별한 제한은 없다. 지지체 시트 및 보호 시트 재료의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리비닐 알코올, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 수지, 셀룰로스 트리아세테이트 등을 포함한다. 표면처리제, 예를 들면, 불소-함유 이형제 또는 실리콘-함유 이형제가 지지체 시트 또는 보호 시트의 표면에 적용될 수 있다. 지지체 시트는 압축 성형 또는 라미네이팅 전 또는 동안 박리될 수 있다. 지지체 시트는 실리콘 조성물 층과 동시에 기계가공(machining)될 수 있으며; 이러한 경우에, 시트는 기계가공 후 실리콘 조성물 층에서 박리될 수 있거나 실리콘 조성물 층에 부착된 채로 남겨둘 수 있다.
다른 시트는, 존재하는 경우, 적어도 1종의 비-핫-멜트 경화성 실리콘 조성물, 예를 들면, 전체 내용이 마치 본원에 완전히 기재된 것처럼 참조로 포함된, 2014년 12월 20일자로 출원된 PCT 출원 제PCT/US2013/077074호에 기재된 것들을 포함할 수 있다.
실시예
3가지 비제한적인 유형의 주형이 본원에 기재된다.
주형 유형-A: 나노 필러 패턴 주형 COP(사이클릭 올레핀 중합체) 필름 FLP230/200/460-120(phi 230nm, 패턴 높이 200nm, 피치(pitch) 400nm, 0.2mm 필름 두께, 교도 인터내셔날 인코포레이티드(Kyodo International, Inc)로부터 구매됨).
주형 유형-B: 랜덤 모스-아이 패턴 금속 주형, (도카이 세이미쓰 고교 컴파니, 리미티드(Tokai Seimitsu Kogyo Co., LTD)에 의해 생산됨, 패턴 높이: 212nm, 패턴 피치: 130nm).
주형 유형-C: 마이크로 메쉬, (메쉬 카운트(mesh count) 325, 와이어 직경 280μm).
다양한 비제한적인 예에서 하기 기재된 LED 디바이스는 LED 칩 면적 주위에 백색 돔을 갖지 않는 MA5050-A2, (크기: 50 x 50mm, 보드 상에 100개의 칩 영역 면적을 가짐)였다. LED 디바이스 MA5050 상의 칩 영역 면적의 크기는 260μm x 585μm, 90μm 두께였다.
하기 표 1은 본원에 제공된 다양한 비제한적인 예에 기재된 패턴화를 요약한다.
Figure pct00001
실시예 1: 핫 멜트 실리콘 필름 1
2L 3구 환저 플라스크에 544g 톨루엔 및 216g의 페닐-T 수지(FW = 136.6g/mol Si; 35.0g, 0.256mol Si)를 로딩한다. 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들(Teflon stir paddle) 및 톨루엔으로 사전충전된 딘 스타크(Dean Stark) 장치를 장착하고 수랭식 응축기에 부착한다. 이후 질소 블랭킷을 적용한다. 오일욕을 사용하여 플라스크를 환류 하에 30분 동안 가열한다. 이후, 플라스크를 약 108℃(포트 온도)로 냉각시킨다.
이후 톨루엔(176g) 및 실란올 종료된 PhMe 실록산(140 dp, FW = 136.3g/mol Si, 1.24mol% SiOH, 264g)의 용액을 제조하고, 질소 하에 50/50 MTA/ETA(평균 FW = 231.2g/mol Si, 4.84g, 0.0209mol Si)를 실록산에 부가하고, 실온에서 2시간 동안 혼합하여 글러브 박스(glove box)에서 실록산을 50/50 MTA/ETA로 캡핑(같은 날)한다. 이후 캡핑된 실록산을 108℃에서 페닐-T 수지/톨루엔 용액에 첨가하고 약 2시간 동안 환류시킨다.
환류 후, 용액을 약 108℃로 다시 냉각시키고, 추가의 양의 50/50 MTA/ETA(평균 FW = 231.2g/mol Si, 38.32g, 0.166mol Si)를 첨가한 후, 용액을 추가 2시간 동안 환류시킨다.
이후 상기 용액을 90℃로 냉각시키고 DI 물 33.63g을 첨가한다. 이후 용액을 환류 하에 1시간 동안 가열하고 물을 공비 증류를 통해 제거한다. 이후 용액을 추가 3시간 동안 가열한 후 100℃로 냉각시킨다. 이후, 4.8g의 Darco G60 카본블랙을 첨가하고, 용액을 교반시키면서 실온으로 냉각시키고, 실온에서 밤새 교반시킨다. 그러고 나서 5.0μm 필터를 통해 가압 여과하여 고체 조성물을 단리한다.
이후 고체 조성물, 50.01g을 톨루엔에 용해시켜 58.2% 고체 용액을 형성한다. 이후 0.15g의 1중량% DBU 촉매/톨루엔 용액을 첨가하고, 상기 용액을 30℃ 및 13Torr에서 2시간 동안 증류시켜 36.05g(80.7% 고체 용액)을 수득한다. 이후, 이 용액을 PET 필름 상에 약 1mm 두께로 캐스팅한 후 4일 동안에 걸쳐 질소 하에 건조시킨다. 이후 과량의 용매를 50℃의 진공 오븐에서 진공 하에 2시간 동안 추가로 제거한다. 상기 고체 조성물을 80℃에서 압축하여 두께가 400μm인 핫 멜트 실리콘 필름 1을 수득했다.
실시예 2: 핫 멜트 실리콘 필름 2(B-스테이지)
평균 단위식: (MeViSiO2 /2)0.25(Ph2SiO2 /2)0.3(PhSiO3 /2)0.45로 표시되는 메틸비닐폴리실록산 75질량부, 식: (HMe2SiO)2SiPh2로 표시되는 트리실록산 25질량부, ViMe2SiO(MePhSiO)17.5SiViMe2로 표시되는 메틸페닐폴리실록산 10질량부, 백금-1,3-디비닐-1,1,3,3-메틸디실록산의 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 용액(조성물의 총량에 대해 금속성 백금의 질량 측면에서 40ppm이 되도록 하는 양), 및 에티닐 헥사놀(조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 600ppm에 상응하는 양)을 첨가하고, 균질하게 되도록 혼합하여 25℃의 점도가 8,630mPa·s인 액체 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조했다. 수득된 실리콘 조성물을 1cm-두께 주형에 붓고, 100℃에서 30분 동안 프레스에서 가열하고, 냉각시킨 후 25℃에서 유형 A의 경도를 측정하여 그 결과가 68이었다. 수득된 실리콘 조성물을 100℃의 고온 프레스에서 30분 동안 가열하여 400 마이크로미터-두께 투명한 핫 멜트 실리콘 필름 2를 수득했다.
실시예 3: 핫 멜트 실리콘 필름 3
25℃에서 고체인, 하기 평균 단위식으로 표시되는 오가노폴리실록산 35질량부:
(Me2ViSiO1/2)0.08(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.52,
25℃에서 액체인, 하기 식으로 표시되는 오가노폴리실록산 11질량부:
Me2ViSiO(SiMe2O)80SiMe2Vi,
및 25℃에서 액체인, 하기 식으로 표시되는 오가노폴리실록산 4질량부:
Me2HSiO(SiMe2O)30SiMe2H
를 크실렌 50질량부에 용해시켰다. 백금-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 용액(금속성 백금의 양이 조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 5ppm이 되도록 하는 양)을 첨가하고, 100℃에서 6시간 동안 플라스크에서 가열했다. FT-IR을 통해 규소 원자-결합된 수소 원자가 검출되지 않았고, 이는 하이드로실릴화 반응이 진행되었음을 입증한다. 25℃에서 액체인, 하기 평균 식으로 표시되는 오가노폴리실록산 4질량부:
Me3SiO(SiMeHO)20SiMe3
및 에티닐 헥사놀(조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 1,000ppm에 상응하는 양)을 수득된 용액에 첨가하고, 전체를 혼합한 후 80℃에서 회전식 증발기를 사용하여 크실렌을 제거하여 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조했다. 100℃에서 액체 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 압축하여 두께가 400μm인 핫 멜트 실리콘 필름 3을 수득했다.
실시예 4: 핫 멜트 실리콘 필름 4
25℃에서 고체인, 하기 평균 단위식으로 표시되는 오가노폴리실록산 43질량부:
(Me2ViSiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75
및 25℃에서 액체인, 1,1,5,5-헥사메틸-3,3-디페닐트리실록산 7질량부를 톨루엔 50질량부에 용해시켰다. 백금-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 용액(금속성 백금의 양이 조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 5ppm이 되도록 하는 양)을 첨가하고 100℃에서 6시간 동안 플라스크에서 가열했다. FT-IR을 통해 규소 원자-결합된 수소 원자가 검출되지 않았고, 이는 하이드로실릴화 반응이 진행되었음을 입증한다. 25℃에서 액체인, 하기 평균 단위식으로 표시되는 오가노폴리실록산 6질량부:
(Me2HSiO1/2)0.60(PhSiO3/2)0.40
및 에티닐 헥사놀(조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 1,000ppm에 상응하는 양)을 수득된 용액에 첨가하고, 전체를 혼합한 후 80℃에서 회전식 증발기를 사용하여 톨루엔을 제거하여 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조했다. 100℃에서 액체 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 압축하여 두께가 400μm인 핫 멜트 실리콘 필름 4를 수득했다.
실시예 5: 핫 멜트 실리콘 필름 5(A-스테이지)
25℃에서 고체인, 하기 평균 단위식으로 표시되는 오가노폴리실록산 43질량부:
(MeViSiO2 /2)0.10(Me2SiO2 /2)0.15(PhSiO3 /2)0.75,
및 25℃에서 액체인, 하기 식으로 표시되는 오가노폴리실록산 7질량부:
(Me2HSiO1/2)0.60(PhSiO3/2)0.40
를 톨루엔 50질량부에 용해시켰다. 백금-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 용액(금속성 백금의 양이 조성물의 총량에 대해 질량 측면에서 5ppm이 되도록 하는 양) 및 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판 0.001질량부를 첨가하고 혼합한 후 60℃에서 회전식 증발기를 사용하여 톨루엔을 제거하여 고체 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조했다. 수득된 고체 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 100℃ 프레스를 사용하여 압축하여 400 마이크로미터-두께의 핫 멜트 실리콘 필름 5를 수득했다.
실시예 6
핫 멜트 실리콘 필름 1을 LED 디바이스 MA5050-A2(크기: 50 x 50 mm, 보드 상에 100개의 LED 칩을 가짐, LED 칩 면적 주위에 백색 돔을 갖지 않음) 상에 접촉시켰다. LED 디바이스 및 핫 멜트 실리콘 필름 1을 진공 라미네이터, (제품명: 라미네이터 0505S, 니신보 메카트로닉스 인코포레이티드(Nisshinbo Mechatronics Inc.)에 의해 생산됨)에 세팅했다. 패턴화된 COP 필름(주형 유형-A)을 핫 멜트 실리콘 필름 1 상에 위치시켰고, COP 필름 상의 패턴은 핫 멜트 실리콘 필름 1로 향했다. 이후, 제1 챔버 및 제2 챔버의 공기를 배기했다. 제2 챔버가 환기됨에 따라, 핫 멜트 실리콘 필름 1이 135℃에서 20분 동안 패턴화된 COP 필름에 의해 압축된 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 1을 수득했다. 패턴화된 COP 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 1 상에서 나노 패턴화된 표면의 약한 청색광 또는 녹색광 반사의 특별한 특성이 관찰되었다. 실리콘 봉지재 1의 표면을 SPM(주사 탐침 현미경; Scanning Probe Microscope)으로 스캐닝했다. 수득된 SPM 이미지는, 표면이 다수의 나노 크기 딤플을 가짐을 보여주었다. 실리콘 봉지재 1의 단면도를 SEM(주사 전자 현미경; Scanning Electron Microscope)으로 관찰했다. 임프린팅된 딤플의 깊이는 대략 120nm 내지 160nm였다.
실시예 7
ETFE 이형 필름 1을, 150℃에서 진공 고온 프레스에 의해 ETFE 이형 필름 상에 A 랜덤 모스-아이 패턴 금속 주형(주형 유형 B)을 압축하여 수득했다. 핫 멜트 실리콘 필름 1을 LED 디바이스 MA5050-A2(크기: 50 x 50 mm, 보드 상에 100개의 LED 칩을 가짐, LED 칩 면적 주위에 백색 돔을 갖지 않음) 상에 접촉시켰다. LED 디바이스 및 핫 멜트 실리콘 필름 1을 진공 라미네이터, (제품명: 라미네이터 0505S, 니신보 메카트로닉스 인코포레이티드에 의해 생산됨)에 세팅했다. ETFE 이형 필름 1을 핫 멜트 실리콘 필름 1 상에 위치시켰고, ETFE 이형 필름 1의 패턴은 핫 멜트 실리콘 필름 1로 향했다. 이후, 제1 챔버 및 제2 챔버의 공기를 배기했다. 제2 챔버가 환기됨에 따라, 핫 멜트 실리콘 필름 1이 135℃에서 20분 동안 ETFE 이형 필름 1에 의해 압축된 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 2를 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 2의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
실시예 8
핫 멜트 실리콘 필름 1을 LED 디바이스 MA5050-A2(크기: 50 x 50 mm, 보드 상에 100개의 LED 칩을 가짐, LED 칩 면적 주위에 백색 돔을 갖지 않음) 상에 접촉시켰다. LED 디바이스 및 핫 멜트 실리콘 필름 1을 진공 라미네이터, (제품명: 라미네이터 0505S, 니신보 메카트로닉스 인코포레이티드에 의해 생산됨)에 세팅했다. 편평한 ETFE 필름을 핫 멜트 실리콘 필름 1 상에 위치시켰다. 이후, 제1 챔버 및 제2 챔버의 공기를 배기했다. 제2 챔버가 환기됨에 따라, 핫 멜트 실리콘 필름 1이 135℃에서 20분 동안 ETFE 필름에 의해 압축된 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. ETFE 필름을 제거한 후, 수득된 LED 에셈블리를 170℃에서 3시간 동안 오븐에서 경화시켰다. 금속 메시(주형 유형-C)에 실리콘 봉지재를 놓은 후, 메쉬를 135℃에서 진공 라미네이터로 압축시켰다. 금속 메시를 제거한 후, LED 어셈블리에서 실리콘 봉지재 3을 수득했다. 실리콘 봉지재 3의 임프린팅된 표면 패턴을 광학 현미경으로 관찰했다.
실시예 9
ETFE 이형 필름 2를, 150℃에서 진공 고온 프레스에 의해 ETFE 이형 필름 상에 마이크로 메시(주형 유형-C)를 압축시켜 수득했다. 핫 멜트 실리콘 필름 1을 LED 디바이스 MA5050-A2(크기: 50 x 50 mm, 보드 상에 100개의 LED 칩을 가짐, LED 칩 면적 주위에 백색 돔을 갖지 않음) 상에 접촉시켰다. LED 디바이스 및 핫 멜트 실리콘 필름 1을 진공 라미네이터, (제품명: 라미네이터 0505S, 니신보 메카트로닉스 인코포레이티드에 의해 생산됨)에 세팅했다. ETFE 이형 필름 2를 핫 멜트 실리콘 필름 1 상에 위치시켰고, ETFE 이형 필름 2의 패턴은 핫 멜트 실리콘 필름 1로 향했다. 이후, 제1 챔버 및 제2 챔버의 공기를 배기했다. 제2 챔버가 환기됨에 따라, 핫 멜트 실리콘 필름 1이 135℃에서 20분 동안 ETFE 이형 필름 2에 의해 압축된 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 4를 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 4의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
실시예 10
실시예 9에 기재된 바와 동일한 공정에 의해, 핫 멜트 실리콘 필름 1 대신 핫 멜트 실리콘 필름 2가 150℃에서 10분 동안 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 5를 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 5의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
실시예 11
실시예 9에 기재된 바와 동일한 공정에 의해, 핫 멜트 실리콘 필름 1 대신 핫 멜트 실리콘 필름 3이 150℃에서 10분 동안 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 6을 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 5의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
실시예 12
실시예 9에 기재된 바와 동일한 공정에 의해, 핫 멜트 실리콘 필름 4 대신 핫 멜트 실리콘 필름 3이 150℃에서 10분 동안 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 7을 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 7의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
실시예 13
실시예 9에 기재된 바와 동일한 공정에 의해, 핫 멜트 실리콘 필름 5 대신 핫 멜트 실리콘 필름 5가 150℃에서 10분 동안 LED 디바이스 상에서 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 8을 수득했다. 이형 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 8의 임프린팅된 표면 패턴을 SPM으로 관찰했다.
참조 실시예 1
실시예 6에 기재된 바와 동일한 공정에 의해, 패턴화된 COP 필름 대신 핫 멜트 실리콘 필름 1이 편평한 ETFE 필름에 의해 라미네이트되었다. LED 디바이스 상에 실리콘 봉지재 9를 수득했다. ETFE 필름을 제거한 후, 실리콘 봉지재 9의 편평한 표면을 SPM으로 관찰했다.
실시예 13: 광출력 (LOP) 측정
실시예 7 및 참조 실시예 1에서 수득된 LED 어셈블리의 LOP를 하프문(HalfMoon), (오쓰카 일렉트로닉스 코포레이션, 리미티드에 의해 생산됨)으로 측정했다. 라미네이션 공정 전, 실시예 7 및 참조 실시예 1에 사용된 LED 디바이스의 LOP는 전류 700mA에서 각각 1740 및 1744mW였다. 라미네이션 후, 이들은 각각 1772 및 1762였다. LOP 비(라미네이션 후 LOP / 라미네이션 전 LOP)를 계산했다. 실시예 7에서 LED 어셈블리의 LOP는 참조 실시예 1에서보다 더 우수했다.
Figure pct00002
본원에 기재되고 청구된 본 발명의 양태는, 이들 양태가 본 개시내용의 수 개의 측면을 실증하는 것으로 의도되기 때문에, 본원에 개시된 특정 양태에 의한 범주로 제한되어서는 안된다. 임의의 동등한 양태가 본 개시내용의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 사실상, 본원에서 나타나고 기재된 양태에 더하여 양태의 다양한 변형이 이전의 설명으로부터 당업자에게 분명할 것이다. 이러한 변형은 또한 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.
본 발명은 본원에 광범위하게 그리고 포괄적으로 기재되었다. 포괄적 개시내용 내에 속하는 각각의 더 좁은 종류 및 하위부류 그룹핑도 또한 본 발명의 일부를 형성한다. 이것은 본 발명의 포괄적인 설명을 포함하는 동시에, 임의의 대상 물질을 부류로부터 제거한다는 단서 또는 부정적인 한정을, 삭제된 물질이 본원에 구체적으로 열거되는지 여부와 상관없이 포함한다. 또한, 본 발명의 특징 또는 측면이 마쿠시 그룹의 측면에서 기재되는 경우, 당업자는, 본 발명이 또한 이에 따라 마쿠시 그룹의 임의의 개별적인 구성원 또는 구성원의 하위그룹의 측면에서 기재된다는 것을 인식할 것이다.
본원에 그리고 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수형("a", "an" 및 "the")은, 맥락상 분명히 지시되지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "반응기"에 대한 지칭은, 예를 들면, 일련의 반응기들에서 다수의 반응기들을 포함한다. 본 명세서에서, 용어 "또는"은 배타적이 아닌 의미로 사용되며, 따라서, "A 또는 B"는, 달리 지시되지 않는 한, "A이지만 B는 아님", "B이지만 A는 아님" 및 "A 및 B"를 포함한다.
범위 포맷으로 표현된 값은, 범위의 한계치로서 명백히 열거된 수치, 뿐만 아니라 각각의 수치 및 하위-범위가 명백히 열거된 것처럼 범위 내에 포함된 모든 개별적인 수치 또는 하위-범위를 포함하도록 탄력적인 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들면, "약 0.1% 내지 약 5%" 또는 "약 0.1% 내지 5%"의 범위는 약 0.1% 내지 약 5%를 포함할 뿐만 아니라 지시된 범위 내의 개별적인 값(예를 들면, 1%, 2%, 3% 및 4%) 및 하위범위(예를 들면, 0.1% 내지 0.5%, 1.1% 내지 2.2%, 3.3% 내지 4.4%)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 표현 "약 X 내지 Y"는, 달리 지시되지 않는 한, "약 X 내지 약 Y"와 동일한 의미를 갖는다. 마찬가지로, 표현 "약 X, Y 또는 약 Z"는, 달리 지시되지 않는 한, "약 X, 약 Y 또는 약 Z"와 동일한 의미를 갖는다.
본원에 기재된 방법에서, 단계는, 일시적인 또는 조작 순서가 명백히 열거되는 경우를 제외하고, 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않으면서 임의의 순서로 수행될 수 있다. 추가로, 구체화된 단계는, 명백한 청구항 용어에 이들이 별도로 수행된다고 언급되지 않는 한, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들면, X를 하는 청구 단계 및 Y를 하는 청구 단계는 단일 조작 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 초래된 공정은 청구된 공정의 기본적인 범주 내에 속할 것이다.
본원에 사용된 용어 "약"은, 예를 들면, 언급된 값 또는 언급된 범위의 한계의 10% 내, 5% 내 또는 1% 내의 값 또는 범위에 있는 가변도가 허용될 수 있다.
비-특허 문헌(예를 들면, 과학 저널 논문), 특허 출원 공개공보, 및 본 명세서에 언급된 특허를 포함하는 모든 출판물은 마치 각각이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 포함되는 것을 나타내는 것처럼 참조로 포함된다.

Claims (41)

  1. 광학 어셈블리(optical assembly)의 제조 방법으로서,
    픽스쳐(fixture)에 광학 표면을 갖는 광학 디바이스를 고정시키는 단계로서, 실리콘 필름은 상기 광학 표면에 대해 위치되고, 상기 실리콘 필름은 상기 광학 표면에 대해 원위 표면을 갖는, 상기 고정 단계;
    이형 라이너(release liner)를, 라이너 표면이 상기 실리콘 필름으로 향하도록 위치시키는 단계로서, 상기 이형 라이너는 상기 라이너 표면상의 임프린트(imprint)를 포함하는, 상기 위치시키는 단계; 및
    상기 이형 라이너를 상기 실리콘 필름에 대해 압축시켜 상기 실리콘 필름의 원위 표면에 상기 이형 라이너의 임프린트를 전달함으로써 상기 원위 표면에 표면 임프린트를 발생시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 필름이 실리콘-함유 핫 멜트(hot melt) 조성물을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실리콘-함유 핫 멜트 조성물이 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오가노실록산 블록 공중합체가
    [R6 2SiO2 /2]로 표시되는 디실록시 단위 40 내지 90mol%;
    [R7SiO3 /2]로 표시되는 트리실록시 단위 10 내지 60mol%; 및
    [≡SiOH]로 표시되는 실란올 그룹 2 내지 25mol%를 포함하고,
    각각의 R6은 독립적으로 C1-C30 탄화수소 그룹을 나타내고;
    각각의 R7은 독립적으로 C1-C20 탄화수소 그룹을 나타내고;
    상기 디실록시 단위 [R6 2SiO2 /2]는 평균 50 내지 300개의 디실록시 단위 [R6 2SiO2/2]를 포함하는 직쇄 블록에 존재하고;
    상기 트리실록시 단위는 적어도 500g/mol의 분자량을 갖는 비-직쇄 블록에 존재하고;
    각각의 직쇄 블록은 적어도 하나의 비-직쇄 블록에 결합되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 블록 공중합체가 적어도 50,000g/mol의 분자량을 갖는, 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 블록 공중합체가 적어도 1.4의 굴절률을 갖는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 필름이
    (1) 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물;
    (2) 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 부분적으로 가교결합시켜 수득된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물; 및
    (3) 미반응된 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물을 가교결합시켜 수득된, 규소 원자-결합된 수소 원자 및/또는 알케닐 그룹을 갖는 가교결합 생성물; 및 적어도 1종의 하이드로실릴화 반응성 성분을 포함하는 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물
    로 이루어진 그룹으로부터 선택된 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 실리콘 필름이
    (A) 25℃에서 고체이고, 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
    (B) 성분 (A) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.2 내지 4의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 함유하는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
    (C) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매
    를 포함하는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 성분 (A)가
    (A-1) 25℃에서 고체이고, 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 분지된 오가노폴리실록산 60 내지 100질량%; 및
    (A-2) 25℃에서 액체이고, 분자 내 평균 적어도 2개의 알케닐 그룹을 갖는 직쇄 또는 부분적으로 분지된 오가노폴리실록산 0 내지 40질량%
    의 혼합물을 포함하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 실리콘 필름이
    (D) 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
    (E) 성분 (D) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.2 내지 4의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
    (F) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매
    를 포함하는 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물의 하이드로실릴화 반응을 50 내지 95%의 전환율에서 중지하여 수득된 미반응된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 부분적으로 가교결합시켜 수득된 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (2)을 포함하는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 성분 (D)가
    (D-1) 하기 평균 단위식으로 표시되는 오가노폴리실록산:
    (R1 3SiO1 /2)a(R1 2SiO2 /2)b (R1SiO3 /2)c(SiO4 /2)d(R2O1 /2)e
    (여기서, R1은 페닐 그룹, 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소를 갖는 알케닐 그룹이고, 단 R1 중 60 내지 80mol%는 페닐 그룹이고, R1 중 10 내지 20mol%는 알케닐 그룹이고; R2는 수소 원자, 또는 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹이고; "a", "b", "c", "d" 및 "e"는 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 = 1을 만족시키는 수이다); 및
    (D-2) 하기 일반식으로 표시되는 오가노폴리실록산:
    R3 3SiO(R3 2SiO)mSiR3 3
    (여기서, R3은 페닐 그룹, 1 내지 6개의 탄소를 갖는 알킬 그룹 또는 사이클로알킬 그룹, 또는 2 내지 6개의 탄소를 갖는 알케닐 그룹이고, 단 R3 중 40 내지 70mol%는 페닐 그룹이고, 적어도 하나의 R3은 알케닐 그룹이고; "m"은 5 내지 100의 정수이다)
    의 혼합물을, 성분 (D-1) 100중량부당 성분 (D-2)가 0 내지 20중량부가 되는 양으로 포함하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 (3)이
    (G) (G-1) 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산;
    (G-2) 성분 (G-1) 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.3 내지 0.9의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산; 및
    (G-3) 하이드로실릴화 반응을 수행하기에 충분한 양의 하이드로실릴화 촉매
    를 포함하는 미반응된 하이드로실릴화 반응성 실리콘 조성물의 하이드로실릴화 반응에 의해 수득된 알케닐 그룹-함유 가교결합 생성물; 및
    (H) 상기 가교결합 생성물 내 알케닐 그룹의 총 몰 농도에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 총 몰 농도의 비가 0.1 내지 2.0의 범위가 되도록 하는 양의, 분자 내 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 적어도 1종의 오가노폴리실록산
    을 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 하기 조건 중 하나를 만족시키는, 방법:
    (G-1)은 분자 내 평균 2개 초과의 알케닐 그룹을 갖고, 하기 평균 조성 식으로 표시되는 오가노폴리실록산이다:
    R4 xSiO(4-x)/2
    여기서, R4는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹을 나타내며, 단 R4 중 0.1 내지 40mol%는 알케닐 그룹이고; "x"는 1 ≤ x < 2를 만족시키는 양수이다;
    (G-2)는 하기 일반식으로 표시되는 디오가노폴리실록산이다:
    HR5 2Si(R5 2SiO)nR5 2SiH
    여기서, R5는 각각 독립적으로 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹을 나타내며, "n"은 0 내지 1,000의 정수이다; 및

    (H)는 하기 평균 조성 식으로 표시되는 오가노하이드로겐 폴리실록산이다:
    R5 yHzSiO(4-y-z)/2
    여기서, R5는 상기 정의된 바와 같고, "y" 및 "z"는 0.7 ≤ y ≤ 2.1, 0.001 ≤ z ≤ 1.0, 및 0.8 ≤ y+z ≤ 2.6을 만족시키는 양수이다.
  14. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 필름의 두께가 상기 광학 디바이스의 두께보다 더 큰, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 이형 라이너의 임프린트가 대략 십(10) 나노미터 내지 대략 오백(500) 마이크로미터의 1차 치수를 갖는 적어도 하나의 캐비티(cavity)를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 이형 라이너의 임프린트가 다수의 실질적으로 동일한 크기의 캐비티를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 캐비티가 실질적으로 규칙적인 패턴을 형성하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 이형 라이너가 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 구성된, 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 필름에 열원으로 열을 적용하여 상기 광학 디바이스에 상기 실리콘 필름을 라미네이트함을 추가로 포함하는, 방법.
  20. 재19항에 있어서, 상기 열 적용이 상기 이형 라이너의 압축과 적어도 부분적으로 동시에 발생하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 픽스쳐가 진공 챔버 및 멤브레인을 포함하며, 상기 이형 라이너의 압축이, 진공 챔버와 함께, 상기 멤브레인의 제1 측면과 상기 멤브레인의 제2 측면 사이의 압력차를 발생시킴을 포함하며, 상기 멤브레인이 상기 실리콘 필름에 대해 상기 이형 라이너를 압축시키게 하는, 방법.
  22. 광학 표면 및 상기 광학 표면상에 배치된 실리콘 필름을 갖는 광학 디바이스를 포함하는 광학 어셈블리로서, 상기 실리콘 필름은 상기 광학 표면의 원위 표면상에 임프린팅된 표면을 갖고,
    픽스쳐에 상기 광학 디바이스를 고정시키는 단계로서, 상기 실리콘 필름은 상기 광학 표면에 대해 위치되는, 상기 고정 단계;
    이형 라이너를, 라이너 표면이 상기 실리콘 필름으로 향하도록 위치시키는 단계로서, 상기 이형 라이너는 상기 라이너 표면상의 임프린트를 포함하는, 상기 위치시키는 단계; 및
    상기 이형 라이너를 상기 실리콘 필름에 대해 압축시켜 상기 실리콘 필름의 원위 표면에 상기 이형 라이너의 임프린트를 전달함으로써 상기 원위 표면에 임프린팅된 표면을 발생시키는 단계
    를 포함하는 공정에 의해 생성된, 광학 어셈블리.
  23. 제22항에 있어서, 상기 실리콘 필름이 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는, 광학 어셈블리.
  24. 제23항에 있어서, 상기 실리콘 필름의 두께가 상기 광학 디바이스의 두께보다 더 큰, 광학 어셈블리.
  25. 제22항에 있어서, 상기 이형 라이너의 임프린트가 대략 십(10) 나노미터 내지 대략 오백(500) 마이크로미터의 1차 치수를 갖는 적어도 하나의 캐비티를 포함하는, 광학 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서, 상기 이형 라이너의 임프린트가 다수의 실질적으로 동일한 크기의 캐비티를 포함하는, 광학 어셈블리.
  27. 제26항에 있어서, 상기 캐비티가 실질적으로 규칙적인 패턴을 형성하는, 광학 어셈블리.
  28. 제25항에 있어서, 상기 이형 라이너가 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 구성되는, 광학 어셈블리.
  29. 제22항에 있어서, 상기 실리콘 필름에 열원으로 열을 적용하여 상기 광학 디바이스에 상기 실리콘 필름을 라미네이트함을 추가로 포함하는, 광학 어셈블리.
  30. 제29항에 있어서, 상기 가열 적용이 상기 이형 라이너의 압축과 적어도 부분적으로 동시에 발생하는, 광학 어셈블리.
  31. 제30항에 있어서, 상기 픽스쳐가 진공 챔버 및 멤브레인을 포함하며, 상기 이형 라이너의 압축은, 진공 챔버와 함께, 상기 멤브레인의 제1 측면과 상기 멤브레인의 제2 측면 사이의 압력차를 발생시켜 상기 멤브레인이 상기 실리콘 필름에 대해 상기 이형 라이너를 압축시키게 함을 포함하는, 광학 어셈블리.
  32. 광학 디바이스의 고정을 위해 배치되고, 실리콘 필름이 광학 표면에 대해 위치되도록 하는 픽스쳐;
    라이너 표면상에 임프린트를 포함하는, 상기 실리콘 필름으로 향하게 배치된 상기 라이너 표면을 갖는 이형 라이너; 및
    상기 실리콘 필름에 대해 상기 이형 라이너를 압축시켜 상기 이형 라이너의 임프린트가 상기 실리콘 필름의 원위 표면에 전달되게 함으로써 상기 원위 표면에 임프린팅된 표면을 발생시키도록 배치된 압축 메카니즘
    을 포함하는, 광학 어셈블리를 제조하기 위한 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 실리콘 필름이 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는, 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 실리콘 필름의 두께가 상기 광학 디바이스의 두께보다 더 큰, 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 임프린트가 대략 십(10) 나노미터 내지 대략 오백(500) 마이크로미터의 1차 치수를 갖는 적어도 하나의 캐비티를 포함하는, 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 임프린트가 다수의 실질적으로 동일한 크기의 캐비티를 포함하는, 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 캐비티가 실질적으로 규칙적인 패턴을 형성하는, 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 이형 라이너가 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 구성되는, 시스템.
  39. 제32항에 있어서, 상기 실리콘 필름에 열을 적용하여 상기 광학 디바이스에 상기 실리콘 필름을 라미네이트하도록 배치된 열원을 추가로 포함하는, 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 열원이, 상기 압축 메카니즘이 상기 실리콘 필름에 대해 상기 이형 라이너를 압축시키는 것과 적어도 부분적으로 동시에 발생하는 열의 적용을 위해 배치된, 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 픽스쳐가 진공 챔버를 포함하고, 상기 압축 메카니즘이 멤브레인을 포함하고, 상기 진공 챔버는 상기 멤브레인의 제1 측면과 상기 멤브레인의 제2 측면 사이의 압력차를 발생시켜 상기 멤브레인이 상기 실리콘 필름에 대해 상기 이형 라이너를 압축시키게 하도록 배치되는, 시스템.
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