KR20170042282A - 층상 중합체 구조물 및 방법 - Google Patents

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다우 코닝 코포레이션
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Abstract

광학 조립체는 광학 표면을 갖는 광학 장치를 포함한다. 광학 조립체는 봉지재를 추가로 포함한다. 봉지재는 광학 표면을 실질적으로 덮는다. 일부 실시 형태에서, 봉지재는 예비형성된다.

Description

층상 중합체 구조물 및 방법{LAYERED POLYMER STRUCTURES AND METHODS}
본 발명은 대체로 층상 중합체 구조물 및 관련 방법에 관한 것이다.
광학 장치, 예컨대 광학 이미터(optical emitter), 광학 검출기, 광학 증폭기 등은 광학 표면을 통해 광을 방출하거나 받아들일 수 있다. 다양한 그러한 장치에서, 광학 표면은 환경적 조건(예를 들어, 비, 눈, 및 열)에 민감할 수 있는 전자 구성요소 또는 다른 구성요소일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 광학 장치, 예컨대, 일반적으로 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 및 광센서를 포함하는 광전자공학 장치는, 만약 보호되지 않는다면 환경적 조건으로부터의 전기적 단락 또는 다른 손상에 민감할 수 있는 고상 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 즉각적으로 민감하지는 않을 수 있는 광학 장치조차도, 보호되지 않는다면 시간 경과에 따라 열화될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 조립체는 환경 인자로부터의 보호를 위한 봉지재로서, 렌즈로서, 인광체(phosphor)의 공급원으로서, 그리고 다른 목적을 위하여 층상 중합체 구조물을 이용할 수 있다. 광학 장치를 위한 층상 중합체 구조물로 이용될 수 있는 물질은 시간 경과에 따라 열화되는 경향이 있을 수 있다. 그러한 층상 중합체 구조물은, 예를 들어 비교적 투명한 상태로 출발할 수 있지만, 열화는 혼탁, 황변, 또는 다른 색상 왜곡(color distortion)을 가져와서, 광학 장치로부터 방출되거나 검출되는 광의 감소 또는 왜곡을 야기할 수 있다. 다른 형태의 고장, 예컨대 균열, 뒤틀림(warping) 등이 광학 장치의 작동 및/또는 성능을 악화시킬 수 있다. 따라서, 당업계에는, 무엇보다도, 광학 장치가 작동하는 환경으로부터 그를 보호하는 층상 중합체 구조물에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태는, 예를 들어 광학 장치의 광학 표면에 대하여 광학 조립체에서 봉지재로서 사용하기 위한, 층상 중합체 구조물에 관한 것이다. 층상 중합체 구조물은 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함할 수 있으며, 이때 제3 층은 제1 층과 제2 층 사이에 위치하고 제3 층은 때때로 본 명세서에서 "중간층"으로서 지칭된다. 제1 및 제2 층은 실리콘-함유 핫 멜트 조성물(예를 들어, 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하는 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 조성물)을 포함할 수 있으며, 한편 제3 층은, 제3 층이 제1 및 제2 층과 접착하도록 제1 및 제2 층 내에 존재하는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물과 충분히 상용성인 오가노실록산 수지를 포함할 수 있다. 층상 중합체 구조물은 제1, 제2, 및 제3 층을 포함하는 예비형성된 봉지재 필름일 수 있으며, 각각의 제1 및 제2 층은 독립적으로 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함한다.
도 1은, 예를 들어 광학 조립체에서 봉지재로서 이용될 수 있는, 층상 중합체 구조물의 측면도이다.
도 2는 광학 조립체의 개략도이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "핫-멜트"는 일반적으로 실온 이하에서 또는 사용 온도 이하에서는 고체이고 용융물(예를 들어, 점도에 의해 특징지어지거나, 또는 80℃ 내지 150℃와 같은 더 높은 온도에서 그의 원래의 치수로 완전히 복귀하지 않고서 달리 변형될 수 있는 물질)이 되는 재료를 지칭한다.
본 명세서에 기재된 다양한 예 및 실시 형태의 "핫-멜트" 조성물은 반응성이거나 비반응성일 수 있다. 반응성 핫 멜트 재료 및 조성물은, 경화 후에, 실온에서의 유동 저항성이 크고(즉, 고점도이고) 강도가 큰, 화학적으로 경화가능한 열경화성 생성물이다. 반응성 핫 멜트 조성물의 비제한적인 예에는 알케닐 반응성 기를 함유하는 조성물이 포함되며, 이에는 다이메틸알케닐실록시-말단화된 다이메틸폴리실록산; 메틸알케닐실록산 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 메틸페닐실록산 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 메틸페닐실록산, 메틸알케닐실록산, 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 다이페닐실록산 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 다이페닐실록산, 메틸알케닐실록산, 및 다이메틸실록산의 다이메틸알케닐실록시-말단화된 공중합체; 또는 전술된 것들의 임의의 적합한 조합이 포함된다. 핫 멜트 조성물의 점도는, 비교적 낮은 온도(예를 들어, 실온 이하)에서 높은 점도인 것으로부터, 실온과 같은 작업 온도보다 충분히 더 높은 목표 온도를 향해 온도가 증가함에 따라 비교적 낮은 점도를 갖게 되는 것까지, 온도 변화에 의해 현저하게 달라지는 경향이 있다. 다양한 예에서, 목표 온도는 200℃이다.
반응성 또는 비반응성 핫 멜트 조성물은 일반적으로 승온(예를 들어, 실온 초과, 예를 들어 50℃ 초과의 온도)에서 기판(substrate)에 적용되는데, 조성물이 대략 실온에서(예를 들어, 약 25℃에서)보다는 승온에서(예를 들어, 약 50 내지 200℃의 온도에서) 현저하게 덜 점성이기 때문이다. 일부 경우에, 핫 멜트 조성물은 유동성 덩어리(mass)로서 승온에서 기판 상에 적용되고, 이어서 단지 냉각에 의해 신속하게 "재고화"할 수 있게 된다. 다른 적용 방법에는 핫 멜트 재료의 시트를 실온에서, 예를 들어 기판 또는 상판(superstrate) 상에 적용한 후에 가열하는 것이 포함된다.
다양한 예에서, 층상 중합체 구조물은, 예를 들어 실온에서, 고체인 조성물(고체 조성물)을 포함한다. 다양한 다른 예에서, 층상 중합체 구조물은 굴절률이 약 1.4 초과인 조성물을 포함한다. 또 다른 예에서, 층상 중합체 구조물은 오가노실록산 블록 공중합체를 포함한다.
층상 중합체 구조물이 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하는 경우, 블록 공중합체는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하고, 일부 예에서는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이다. 일부 예에서, 오가노실록산 블록 공중합체는 선형 블록들로 배열되는 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 40 내지 90 몰%를 포함할 수 있으며, 각각의 선형 블록은 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 단위 [R1 2SiO2/2]를 갖는다. 다른 예에서, 오가노실록산 블록 공중합체는 비선형 블록들로 배열되는 화학식 [R2SiO3/2]의 단위 10 내지 60 몰%를 또한 포함할 수 있으며, 각각의 비선형 블록은 중량 평균 분자량이 500 g/몰 이상이다. 또 다른 예에서, 오가노실록산 블록 공중합체는 0.5 내지 25 몰%의 실란올 기들을 포함할 수 있다. 이들 화학식에서, R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌(예를 들어, 독립적으로, 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴 기일 수 있는 C1 내지 C30 탄화수소 기)이고, R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌(예를 들어, 독립적으로, 알킬, 아릴, 또는 알킬아릴 기일 수 있는 C1 내지 C20 탄화수소 기)이다. 게다가, 다양한 예에서, 비선형 블록들의 30% 이상은 다른 비선형 블록과 가교결합될 수 있다. 다른 다양한 예에서, 비선형 블록들은 나노도메인(nano-domain) 내에서 응집될 수 있다. 또 다른 예에서, 오가노실록산 블록 공중합체의 각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결될 수 있다. 본 층상 중합체 구조물은 당업계에 공지된 다양한 층상 중합체 구조물과 비교하여 개선된 두께 제어를 가질 수 있다.
화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위에서의 R1은 C1 내지 C30 알킬 기(예를 들어, C1 내지 C18 알킬 기, C1 내지 C12 알킬 기, C1 내지 C8 알킬 기, C1 내지 C6 알킬 기 또는 C1 내지 C3 알킬 기)일 수 있다. R1은, 예를 들어 C1 내지 C6 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헥실일 수 있다. 대안적으로, R1은 메틸일 수 있다. 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위에서의 R1은 C6 내지 C16 아릴 기(예를 들어, C6 내지 C14, C6 내지 C12 아릴 기 또는 C6 내지 C10 아릴 기)일 수 있다. R1은 C6 내지 C16 아릴 기, 예컨대 페닐, 나프틸, 또는 안트릴 기일 수 있다. 대안적으로, R1은 상기 언급된 알킬 또는 아릴 기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, R1은 페닐, 메틸, 또는 이들 둘 모두의 조합이다.
화학식 [R2SiO3/2]의 단위에서의 R2는 C1 내지 C30 알킬 기(예를 들어, C1 내지 C18 알킬 기, C1 내지 C12 알킬 기, C1 내지 C8 알킬 기, C1 내지 C6 알킬 기 또는 C1 내지 C3 알킬 기)일 수 있다. R2는, 예를 들어 C1 내지 C6 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 또는 헥실일 수 있다. 대안적으로, R2는 메틸일 수 있다. 화학식 [R2SiO3/2]의 단위에서의 R2는 C6 내지 C16 아릴 기(예를 들어, C6 내지 C14, C6 내지 C12 아릴 기 또는 C6 내지 C10 아릴 기)일 수 있다. R2는 C6 내지 C16 아릴 기, 예컨대 페닐, 나프틸, 또는 안트릴 기일 수 있다. 대안적으로, R2는 상기 언급된 알킬 또는 아릴 기의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, R2는 페닐, 메틸, 또는 이들 둘 모두의 조합이다.
다양한 예에서, 층상 중합체 구조물은 층상 중합체 구조물의 하나 이상의 층들 사이에(예를 들어, 제1 층과 제2 층 사이에) 위치된 중간층(예를 들어, 오가노실록산 수지를 포함하는 층)을 포함한다. 중간층은, 무엇보다도, 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층을 접착하는 역할을 하는 임의의 적합한 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 중간층은 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층을 접착하는 역할을 할 뿐만 아니라 또한, 예를 들어 제1 층과 제2 층 사이에 굴절률 구배가 존재하는 경우, 굴절률의 매끄러운 구배를 제공하도록 돕기도 한다. 중간층이 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층을 접착하는 정도는, 일부 실시 형태에서, 중간층이 접착되는 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층과 얼마나 상용성인지에 의해 결정될 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 하지 않고서, 중간층의 작용기(예를 들어, 하기에 기재된 R1 및 R2) 및 제1 및 제2 층을 구성하는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물 상의 작용기(예를 들어, 하기에 기재된 R1 및 R2)가 중간층과 제1 및 제2 층의 상용성에 영향을 주어서, 제3 층이 제1 및 제2 층과 접착하도록 할 수 있는 것으로 여겨진다.
중간층과 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층의 상용성은, 일부 실시 형태에서, 중간층 및 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층의 용해도 파라미터에 좌우될 수 있다. 간략히 말하면, 용해도 파라미터는 중합체들의 상용성, 내화학성, 용매에 의한 경화된 탄성중합체의 팽윤, 용매의 투과율을 예측하기 위해, 그리고 심지어는 안료, 섬유, 및 충전제의 표면을 특성화하기 위해 산업계에서 종종 사용된다. 예를 들어, 문헌[Miller-Chou, B.A. and Koenig, J.L., Prog. Polym. Sci. 28: 1223-1270 (2003)] 및 문헌[Rameshwar Adhikari, Correlations Between Molecular Architecture, Morphology and Deformation Behaviour of Styrene/Butadiene Block Copolymers and Blends (Nov. 30, 2001) (unpublished Ph.D. dissertation, Martin Luther University Halle-Wittenberg)]을 참조하며, 이는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
2가지 중합체가 혼합되는 경우, 가장 빈번한 결과는 성분들 사이의 반발 상호작용(즉, 중합체들 사이의 화학적 불상용성)으로 인해 완전한 상 분리를 나타내는 시스템이다. 2가지 중합체의 혼합물에서의 완전한 혼화성은 하기의 조건이 충족될 것을 필요로 한다.
ΔGm = ΔHm - TΔSm< 0
상기 식에서, ΔGm, ΔHm, 및 TΔSm은 각각 온도 T에서의 혼합의 깁스 자유 에너지(Gibb´s free energy), 엔탈피, 및 엔트로피를 나타낸다. 플로리(Flory)와 허긴스(Huggins)에 의해 개발된 중합체 용액에서의 혼합의 엔탈피에 대한 격자 이론은 중합체 혼합물에 정식으로 적용될 수 있으며, 이는 중합체들의 혼화성에 대한 평가를 제공한다. 2가지 중합체의 혼합의 엔트로피 및 엔탈피는 하기 식에 의해 주어진다:
TΔSm = -k[n1lnΦ1 + n2lnΦ2]
ΔHm = kTΧ12NΦ1Φ2
상기 식에서, Φi는 중합체 i의 부피 분율이고, N = n1 + n2는 혼합물 내의 중합체 분자들의 총수이다. 항 Χ (xi)는 플로리-허긴스 상호작용 파라미터로 불리고 하기 식에 의해 추가로 정의될 수 있다:
Χ12 = [Vref(δ1-δ2)2]/RT
상기 식에서, Vref는 적당히 선택된 "기준 부피"로, 이는 때때로 100 ㎤/몰로 취해지고; δ1 및 δ2는 중합체 1 및 2의 용해도 파라미터이고; R은 기체 상수(예를 들어, 8.3144621 줄/몰
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켈빈)이고; T는 온도(예를 들어, 켈빈 단위)이다. 임의의 주어진 중합체에 대한 용해도 파라미터는 경험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어,문헌[G. Ovejero et al., European Polymer Journal 43: 1444-1449 (2007)]을 참조하며, 이는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
따라서, 혼합의 자유 에너지에 대한 엔탈피 및 엔트로피 기여는 각각 플로리-허긴스 세그멘트 상호작용 파라미터(Flory-Huggins segmental interaction parameter) X 및 중합도 N으로 파라미터화될 수 있다. 자유 에너지 밀도에 대한 엔트로피 및 엔탈피 기여는 각각 N-1 및 Χ로 크기를 나타내기 때문에, 곱 ΧN은 블록 공중합체 상 상태(phase state)를 나타내고, 이는 감소(reduced) 상호작용 파라미터 또는 집중(lumped) 상호작용 파라미터로 불린다. 일부 실시 형태에서, 이 파라미터의 값이 10 이하(예를 들어, 8 미만, 6 미만, 4 미만, 2 미만, 1 미만; 0.5 내지 10, 1 내지 3, 2 내지 9, 3 내지 8 또는 5 내지 10)인 경우, 중간층과 접착되는 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층 사이의 상용성은 중간층과 층상 중합체 구조물의 2개 이상의 층 사이의 접착에 충분하다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 층(106) 및 제2 층(108) 각각을 구성할 수 있는 블록 공중합체(예를 들어, 오가노실록산 블록 공중합체) AB 및 AC와 관련하여, 제1 층(106)을 구성하는 블록 공중합체 내의 블록들 중 하나와 제3 층(104) 사이의 상호작용에 관하여, 제1 층(106) 및 제3 층(104)의 제1 집중 상호작용 파라미터, Χ1N1이 10 미만인 재료가 제3 층(104)에 관하여 고려된다. Χ1은 제1 층(106)을 구성하는 블록 공중합체 내의 블록들 중 하나와 제3 층(104) 사이의 상호작용에 대한 플로리-허긴스 상호작용 파라미터를 나타내고; N1은 중합도 파라미터, 즉 제1 층(106)을 구성하는 블록 공중합체의 블록들 중 하나의 중합도와 제3 층(104)의 중합도의 합계를 나타낸다.
또한, 제2 층(108)을 구성하는 블록 공중합체 내의 블록들 중 하나와 제3 층(104) 사이의 상호작용에 관하여, 제2 집중 상호작용 파라미터, Χ2N2가 10 미만이다. Χ2는 제2 층(108)을 구성하는 블록 공중합체 내의 블록들 중 하나와 제3 층(104) 사이의 상호작용에 대한 플로리-허긴스 상호작용 파라미터를 나타내고; N2는 중합도 파라미터, 즉 제2 층(108)을 구성하는 블록 공중합체의 블록들 중 하나의 중합도와 제3 층(104)의 중합도의 합계를 나타낸다.
제1 층(106)은 블록 공중합체 AB를 포함하고, 제2 층(108)은 블록 공중합체 AC를 포함하는 비제한적인 예에서, 제3 층(104)은 A 단일중합체를 포함하여, 제1 집중 상호작용 파라미터는 10 미만이 되도록 할 수 있고, 제2 집중 상호작용 파라미터는 10 미만이 되도록 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 다른 비제한적인 예에서, 제1 층(106)은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제1 층(106)은 제1 주 표면(110) 및 제2 주 표면(112)을 갖고; 제2 층(108)은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제2 층(108)은 제1 주 표면(110) 및 제2 주 표면(112)을 갖고; 제3 층(104)은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 오가노실록산 수지를 포함하고, 제3 층은 제1 층의 제2 주 표면(112) 및 제2 층의 제1 주 표면(110)과 직접 접촉되고, 상기 식에서, R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 도 1에 관하여 추가로, 층들(106, 108)의 제1 주 표면들(110)과 제2 주 표면들(112)은 두께 t1만큼 이격되어 있고; 층(104)의 제1 주 표면(114)과 제2 주 표면(116)은 두께 t2만큼 이격되어 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 층의 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C6-C16 아릴 기이고; 제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C6-C16 아릴 기이다. 다른 실시 형태에서, 제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 층의 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C1-C6 알킬 기이고; 제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C1-C6 알킬 기이다.
일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 각각 Ph-T-PhMe 수지-선형 블록 공중합체 및 Ph-T-PDMS 수지-선형 블록 공중합체를 포함한다. 이 경우에, 제3 층(104)은 제1 및 제2 층(106, 108)을 구성하는 수지-선형 블록 공중합체들 내의 Ph-T 블록들 사이에서 공통인 단일중합체로서의 Ph-T 수지를 포함할 수 있다. 이 예에서, 제3 층은 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 수지 블록들(Ph-T 블록들)과 공통인 오가노실록산 수지(Ph-T 수지)를 포함한다.
도 1은, 예를 들어 광학 조립체, 예컨대 본 명세서에 기재된 것들에서 봉지재로서 이용될 수 있는, 층상 중합체 구조물(100)의 측면도이다. 도 1에 도시된 중합체 구조물(100) 내의 층들의 두께는, 예를 들어 제3 층(104)이 제1 및 제2 층(106, 108)보다 더 두껍도록, 축척대로 그려진 것으로 여겨지지 않는다. 실제로, 제3 층(104)은 제1 및 제2 층(106, 108)보다 더 얇을(예를 들어, 상당히 더 얇을) 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 층(106)은 광학 장치의 광학 표면과 직접 접촉한다. 다른 실시 형태에서, 제2 층(108)은 광학 장치의 광학 표면과 직접 접촉한다.
다양한 실시 형태에서, 층상 중합체 구조물은 예비형성된 봉지재 필름을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "예비형성된 봉지재 필름"은 광학 장치의 광학 표면을 덮는 데 사용되기 전에, 예를 들어 광학 장치의 광학 표면 상에 배치되기 전에, 형성된 층상 중합체 구조물을 널리 지칭한다. 예비형성된 봉지재 필름은 임의의 적합한 치수의 시트 또는 임의의 적합한 폭 및 길이의 테이프의 형태를 포함한 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 그것이 광학 장치의 광학 표면을 덮는 데 사용되기 전에, 예비형성된 봉지재 필름은 독립형(free-standing) 필름, 시트 또는 테이프일 수 있다. 그러나, 용어 "예비형성된 봉지재 필름"은, 예를 들어 광학 장치의 광학 표면 상에의 층상 중합체 구조물의 층의 형성, 이후에 상부 상에의 층상 중합체 구조물의 다른 층의 형성, 기타 등등을 포함하지 않는다.
일부 실시 형태에서, 예비형성된 봉지재 필름은 제1 층을 형성하는 단계; 제2 층을 형성하는 단계; 제1 층의 제2 주 표면 및 제2 층의 제1 주 표면 중 적어도 하나에 오가노실록산 수지 조성물을 적용하는 단계(즉, 제3 층을 형성하는 단계); 오가노실록산 수지가 적용된, 제1 층의 제2 주 표면 및 제2 층의 제1 주 표면을 접촉시켜 층상 중합체 구조물을 형성하는 단계; 및 본 명세서에 기재된 바와 같이 층상 중합체 구조물을 라미네이팅하는(예를 들어, 진공 라미네이팅하는) 단계에 의해 예비형성된다.
층상 중합체 구조물(100)은, 예를 들어 본 명세서에 상세히 기재된, 실리콘-함유 핫-멜트 조성물을 포함할 수 있는 몸통(102)을 포함한다. 몸통(102)은 실리콘-함유 핫 멜트 조성물의 다수의 층을 포함할 수 있다. 몸통(102)은 인광체를 포함할 수 있고, 다양한 특성의 구배(예를 들어, 층상 중합체 구조물의 각각의 개별 층을 가로지르는 구배)를 생성하도록 형성될 수 있다. 존재할 경우, 인광체는 밀도 구배로 존재할 수 있고, 광학 조립체는 인광체의 제어된 분산물을 포함한다. 이 예에서, 제어된 분산물은 침강 및/또는 침전될 수 있다.
다양한 예에서, 층상 중합체 구조물(100)은 약 50 μm 내지 5000 μm 두께이다. 일부 예에서, 제1 층(106)은 50 내지 약 2500 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 100 마이크로미터, 약 50 내지 약 500 마이크로미터; 약 60 내지 약 250 마이크로미터; 약 750 내지 약 1000 마이크로미터, 또는 약 1000 내지 약 2500 마이크로미터) 두께일 수 있다. 일부 예에서, 제2 층(108)은 50 내지 약 2500 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 100 마이크로미터, 약 50 내지 약 500 마이크로미터; 약 60 내지 약 250 마이크로미터; 약 750 내지 약 1000 마이크로미터, 또는 약 1000 내지 약 2500 마이크로미터) 두께일 수 있다. 또 다른 예에서, 때때로 본 명세서에서 "중간층"으로 지칭되는 제3 층(104)은 0.1 내지 약 1000 마이크로미터(예를 들어, 약 0.1 내지 약 100 마이크로미터, 약 0.5 내지 약 500 마이크로미터; 약 0.5 내지 약 50 마이크로미터; 약 0.5 내지 약 20 마이크로미터, 또는 약 0.1 내지 약 1 마이크로미터) 두께일 수 있다.
다양한 예에서, 몸통(102) 및 몸통을 구성할 수 있는 하나 이상의 층은 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이오가노실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 폴리카르보네이트 및 폴리카르보네이트-실록산 공중합체 혼합물이 고려된다.
도 1에 관하여, 다양한 예에서, 제1 층(106) 및 제2 층(108)은 둘 모두 실리콘-함유 핫 멜트 조성물이지만, 이는 다양한 예에서 상이한 화학적 성질들을 포함할 수 있다. 본 명세서에 상세히 개시될 바와 같이, 그러한 상이한 화학적 성질들은 층들(106, 108) 사이에서 비교적 미소할 수 있거나 상당한 차이를 포함시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 예에서, 제1 층은 제2 층의 것과 상이한 모듈러스, 경도, 굴절률, 광 투과율 또는 열 전도성과 같은 재료 특성을 갖는다. 다양한 예에서, 제3 층(104)은 층상 중합체 구조물(100) 내의 층들(106, 108)과 적어도 부분적으로 접착하는 접착제 층으로서 기능한다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 임의의 주어진 층의 주 표면들 중 하나 이상이 전체적으로 또는 부분적으로 거칠거나 조면화될 수 있다. 예를 들어, 제1 층(106)의 제1 주 표면(110)은 전체적으로 또는 부분적으로 거칠거나 조면화될 수 있거나, 또는 먼지, 예컨대 환경(실외 또는 실내)으로부터 또는 광학 조립체(예를 들어, 광기전 패널 및 기타 광에너지-발생 장치, 옵토커플러(optocoupler), 광학 네트워크 및 데이터 전송, 계기 패널 및 스위치, 커티시 조명(courtesy lighting), 회전 및 정지 신호, 가전 제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임 기구류, 보안 장비, 스위치, 건축물 조명, 사이니지(signage)(채널 레터(channel letter)), 머신 비전(machine vision), 상점 디스플레이(retail display), 비상 조명, 네온 및 전구 대체품, 손전등, 악센트 조명(accent lighting), 풀칼라 비디오, 흑백 메시지 보드(monochrome message board), 차량, 철도, 및 비행 응용, 휴대 전화, 개인용 정보 단말기(PDA), 디지털 카메라, 랩톱 컴퓨터, 의료 장비류, 바코드 판독기, 색상 및 화폐 센서, 인코더(encoder), 광학 스위치, 광섬유 통신, 및 이들의 조합) 내부로부터 유래할 수 있는 먼지를 실질적으로 반발할 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 층들(104, 106, 108)은 라미네이션을 포함한 본 명세서에 개시된 다양한 공정을 통해 서로에 대해 고정될 수 있다. 제1 및 제2 층은 개별적으로 경화되거나 또는 거기에 사용된 특정 조성에 따라 적절하게 경화되지 않을 수 있다. 일례에서, 층들(106, 108) 중 단지 하나만 경화되고, 한편 층들(106, 108) 중 다른 하나는 경화 없이 세팅될 수 있다. 일례에서, 제1 및 제2 층(106, 108) 각각은 경화되지만, 상이한 경화 속도로 경화된다. 다양한 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108) 각각은 동일하거나 상이한 경화 메커니즘을 갖는다. 일례에서, 층들(106, 108)의 경화 메커니즘 중 적어도 하나는 핫 멜트 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화(본 명세서에 기재된 바와 같음), 축합 경화, 과산화물/라디칼 경화, 광경화 또는, 일부 예에서는 아지드와 알킨 사이의 금속-촉매(구리 또는 루테늄) 반응 또는 라디칼-매개 티올-엔 반응을 수반하는 클릭 화학-기반 경화(click chemistry-based cure)를 포함한다.
도 1에 관하여 추가로, 층들(106, 108)의 경화 메커니즘은 동일한 층(106 또는 108) 내에서 또는 각각의 층(106 또는 108) 내에서 하나 이상의 경화 메커니즘의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동일한 층(106 또는 108) 내에서의 경화 메커니즘은 하이드로실릴화 및 축합 경화의 조합 - 여기서는, 본 명세서에 기재된 바와 같이 하이드로실릴화가 먼저 일어나고, 이후에 축합 경화가 일어나거나 또는 그 반대임 - (예를 들어, 하이드로실릴화/알콕시 또는 알콕시/하이드로실릴화); 자외선 광 경화 및 축합 경화의 조합(예를 들어, UV/알콕시); 실란올 및 알콕시 경화의 조합; 실란올 및 하이드로실릴화 경화의 조합; 또는 아미드 및 하이드로실릴화 경화의 조합을 포함할 수 있다. 제3 층은 경화 또는 비경화될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제3 층은 비경화되지만, 제1 층 및 제2 층과 마찬가지로 층상 중합체 구조물이 제조된 후에 경화될 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 하나의 층 내에는 Ph-T-PhMe를 그리고 다른 하나의 층 내에는 Ph-T-PhMe를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "고굴절률"은 약 1.5 내지 약 1.6, 예를 들어 약 1.55 내지 약 1.58 또는 약 1.56 내지 약 1.58의 굴절률을 말한다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 경화된다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층들 중 하나는 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm(예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 또 다른 예에서, Ph-T-PhMe 중 하나는 인광체를 포함한다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 일반적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 하나의 층 내에는 Ph-T-PhMe를 그리고 다른 하나의 층 내에는 Ph-T-PDMS를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, Ph-T-PDMS 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm(예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 또 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 일반적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 하나의 층 내에는 Ph-T-PhMe를 그리고 다른 하나의 층 내에는 MQ/-PDMS를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 다른 예에서, MQ/PDMS 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm(예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 또 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제1 및 제2 층(106, 108)은 하나의 층 내에는 Ph-T-PhMe를 그리고 다른 하나의 층 내에는 Np-T-PhMe를 포함한다. 일부 예에서, Ph-T-PhMe 층은 고굴절률 Ph-T-PhMe 층이다. 일부 예에서, Np-T-PhMe 층은 초고굴절률 Np-T-PhMe 층이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "초고굴절률"은 1.58 초과, 예를 들어 1.65 초과, 1.75 초과; 약 1.6 내지 약 2.5; 약 1.75 내지 약 2; 또는 약 1.65 내지 약 2의 굴절률을 말한다. 다른 예에서, Ph-T-PhMe 층은 두께가 약 0.3 내지 약 1.5 mm(예를 들어, 약 0.5 내지 약 1.3 mm; 약 1 내지 약 1.5 mm; 또는 약 0.75 내지 약 1.5 mm)이다. 다른 예에서, Np-T-PhMe 층은 두께가 약 50 내지 약 100 마이크로미터(예를 들어, 약 50 내지 약 75 마이크로미터; 약 60 내지 약 90 마이크로미터; 또는 약 75 내지 약 100 마이크로미터)이다. 또 다른 예에서, Np-T-PhMe 층은 인광체를 포함한다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제3 층(104)은 오가노실록산 수지를 포함한다. 오가노실록산 수지는 그의 화학식 내에 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 60 몰% 이상(예를 들어, [R2SiO3/2] 실록시 단위 70 몰% 이상, [R2SiO3/2] 실록시 단위 80 몰% 이상, [R2SiO3/2] 실록시 단위 90 몰% 이상, 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 100 몰%; 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 60 내지 100 몰%, [R2SiO3/2] 실록시 단위 60 내지 90 몰% 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 70 내지 80 몰%) 포함할 수 있으며, 상기 식에서 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이며, 이 용어는 본 명세서에 정의된 바와 같다. 대안적으로, 오가노실록산 수지는 실세스퀴옥산 수지, 또는 대안적으로 페닐 실세스퀴옥산 수지이다. 제3 층(104)을 구성할 수 있는 구매가능한 오가노실록산 수지는 자이아미터(XIAMETER)® 브랜드 수지를 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이에는 RSN-0409 HS 수지, RSN-0233 수지, RSN-0249 수지, RSN-0255 수지, RSN-0255 수지, 및 RSN-0217 수지가 포함되지만 이로 한정되지 않으며, 이들 모두는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 입수가능하다.
도 1에 관하여 추가로, 제1 층 및/또는 제2 층(108)은 인광체이거나 실리콘-함유 핫 멜트 조성물 내에 이를 포함한다.
본 명세서에 기재된 다양한 실시 형태에 사용하기 위한 것으로 고려되는 인광체는 임의의 적합한 인광체일 수 있다. 일례에서, 인광체는 호스트 재료 및 활성화제로부터 제조되며, 예컨대 구리-활성화된 황화아연 및 은-활성화된 황화아연이다. 호스트 재료는 다양한 적합한 재료, 예컨대 아연, 카드뮴, 망간, 알루미늄, 규소, 또는 다양한 희토류 금속의 산화물, 질화물 및 옥시질화물, 황화물, 셀렌화물, 할로겐화물 또는 규산염, Zn2SiO4:Mn(윌레마이트); 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; In BO3:Tb+In BO3:Eu+ZnS:Ag; (Ba,Eu)Mg2Al16O27; (Ce,Tb)MgAl11O19; BaMg Al10O17:Eu,Mn; BaMg2Al16O27:Eu(II); BaMgAl10O17:Eu,Mn; BaMg2Al16O27:Eu(II),Mn(II); Ce0.67Tb0.33MgAl11O19:Ce,Tb; Zn2SiO4:Mn,Sb2O3; CaSiO3:Pb,Mn; CaWO4(회중석); CaWO4:Pb; MgWO4; (Sr,Eu,Ba,Ca)5(PO4)3Cl; Sr5Cl(PO4)3:Eu(II); (Ca,Sr,Ba)3(PO4)2Cl2:Eu; (Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu; Sr2P2O7:Sn(II); Sr6P5BO20:Eu; Ca5F(PO4)3:Sb; (Ba,Ti)2P2O7:Ti; 3Sr3(PO4)2.SrF2:Sb,Mn; Sr5F(PO4)3:Sb,Mn; Sr5F(PO4)3:Sb,Mn; LaPO4:Ce,Tb; (La,Ce,Tb)PO4;(La,Ce,Tb)PO4:Ce,Tb; Ca3(PO4)2CaF2:Ce,Mn; (Ca,Zn,Mg)3(PO4)2:Sn; (Zn,Sr)3(PO4)2:Mn; (Sr,Mg)3(PO4)2:Sn; (Sr,Mg)3(PO4)2:Sn(II); Ca5F(PO4)3:Sb,Mn; Ca5(F,Cl)(PO4)3:Sb,Mn; (Y,Eu)2O3; Y2O3:Eu(III); Mg4(F)GeO6:Mn; Mg4(F)(Ge,Sn)O6:Mn; Y(P,V)O4:Eu; YVO4:Eu; Y2O2S:Eu; 3.5 MgO · 0.5 MgF2 · GeO2 :Mn; Mg5As2O11:Mn; SrAl2O7:Pb; LaMgAl11O19:Ce; LaPO4:Ce; SrAl12O19:Ce; BaSi2O5:Pb; SrFB2O3:Eu(II); SrB4O7:Eu; Sr2MgSi2O7:Pb; MgGa2O4:Mn(II); Gd2O2S:Tb; Gd2O2S:Eu; Gd2O2S:Pr; Gd2O2S:Pr,Ce,F; Y2O2S:Tb; Y2O2S:Eu; Y2O2S:Pr; Zn(0.5)Cd(0.4)S:Ag; Zn(0.4)Cd(0.6)S:Ag; CdWO4; CaWO4; MgWO4; Y2SiO5:Ce;YAlO3:Ce; Y3Al5O12:Ce; Y3(Al,Ga)5O12:Ce; CdS:In; ZnO:Ga; ZnO:Zn; (Zn,Cd)S:Cu,Al; ZnS:Cu,Al,Au; ZnCdS:Ag,Cu; ZnS:Ag; 안트라센, EJ-212, Zn2SiO4:Mn; ZnS:Cu; NaI:Tl; CsI:Tl; LiF/ZnS:Ag; LiF/ZnSCu,Al,Au, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 다양한 예에서, 인광체는 제1 층(106) 및/또는 제2 층(108) 중에 분산될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 인광체는 개별 층 중에 분산될 수 있으며, 예를 들어 인광체는 고체 조성물과 독립적인 층 내에 존재할 수 있거나 다른 조성물, 예컨대 실리콘-함유 핫 멜트 조성물과 배합될 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 하나 이상의 층들(106, 108)은 구배(예를 들어, 임의의 하나 이상의 층에서의 모듈러스 및/또는 경도의 구배)를 포함할 수 있다. 일례에서, 구배는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물 및/또는 인광체의 구배일 수 있다. 구배는 연속적이거나(예를 들어, 중단되지 않고/않거나 일관성 있게 변하거나), 또는 단계적일 수 있으며, 예를 들어 불연속적이거나 하나 이상의 단계로 변할 수 있다. 다양한 예에서, 단계적 구배는 단계들 사이의 상이한 층들을 반영할 수 있다. 용어 "구배"는, 예를 들어 실리콘-함유 핫 멜트 조성물의 성분들의 양 및/또는 인광체의 양에 있어서의 등급별 변화를 설명할 수 있다. 구배는 또한 인광체에 의해 생성되는 광의 크기에 있어서의 등급별 변화를 설명할 수 있다.
도 1과 추가로 관련하여, 일례에서, 구배는, 최대 증가 속도의 방향을 가리키고 크기가 최대 변화율(rate of change)인 벡터장(vector field)으로서 추가로 한정될 수 있다. 다른 예에서, 구배는 실리콘-함유 핫 멜트 조성물 및/또는 인광체 상의 지점들에서 수평 방향 및 수직 방향으로의 도함수에 의해 제공된 성분들을 갖는 일련의 2차원 벡터들로서 추가로 한정될 수 있다. 일례에서, 각각의 지점에서, 벡터는 최대 증가의 방향을 가리키고, 벡터의 길이는 그 방향으로의 변화율에 상응한다.
도 1에 관하여 추가로, 일례에서, 조성물은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 구배를 포함한다. 다른 예에서, 조성물은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위, 화학식 [R2SiO3/2]의 단위, 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 또 다른 예에서, 조성물은 화학식 [R2SiO3/2]의 단위 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 추가의 예에서, 조성물은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 실란올 기의 구배를 포함한다. 게다가, 조성 구배를 구비하기 위해 굴절률이 다양한 실리콘 조성물들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 굴절률이 1.43인 페닐-T―PDMS 수지-선형 재료가 굴절률이 1.56인 페닐-T―PhMe 수지-선형 재료와 조합되어 구배를 생성할 수 있다. 그러한 예는 고굴절률 광학 장치, 예컨대 LED로부터 공기 표면으로의 비교적 매끄러운 전이를 제공할 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 예시된 예에서, 구배는 제3 층(104)의 근위에서는 상대적으로 더 경질인 조성을 그리고 제3 층(104)의 원위에서는 상대적으로 더 연질인 조성을 생성한다. 층상 중합체 구조물(100)의 그러한 예는 다양한 예에서, 예를 들어 비교적 민감한 전자 구성요소, 예컨대 LED를 포함하는 광학 장치의 광학 표면에 대해 상대적으로 연질인 표면을 제시하기 위해 이용될 수 있다. 동시에, 구배를 형성하는 층(106, 108)의 상대적으로 경질인 표면은 생성되는 광학 조립체에 대해 유용한 반발성을 제공할 수 있는 환경 조건에 노출될 수 있다. 다양한 대안적인 예에서, 환경 조건에 노출되는 층상 중합체 구조물(100)의 측면은 유리하게는, 그의 사용의 특정 상황에 따라, 내부 조건보다 상대적으로 더 연할 수 있다. 일례에서, 제1 층(106)은 인광체를 포함하고, 제2 층(108)은 구배를 갖는 조성물을 포함한다.
도 1에 관하여 추가로, 일부 예에서, 제1 층(106)은 제1 인광체를 포함하여, 제1 층(106)이 제1 색상에 상응하는 파장에 따라 거기를 통과하는 광을 변형시키게 한다. 제2 층(108)은 제2 인광체를 포함하여, 제2 층(108)이 제2 색상에 상응하는 파장에 따라 거기를 통과하는 광을 변형시키게 한다. 일례에서, 제1 및 제2 색상은 각각 황색 및 적색이지만, 다양한 예에서 이들 색상은 층상 중합체 구조물(100)이 관련되는 광학 장치의 특성에 기초하여 선택가능하다. 제3 층(104)은 의도적으로 광을 왜곡시키지 않도록 선택될 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 층들(104, 106, 108)의 순서는 관련된 광학 장치의 특성에 따라 선택될 수 있다. 일례에서, 층상 중합체 구조물(100)은 광학 장치의 광학 표면 상에 배치되도록 구성된 제4 층(도시되지 않음; 예를 들어, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 타이 층(tie layer))을 포함할 수 있고, 광학 장치 및 광학 표면에 대하여 층상 중합체 구조물(100)을 적어도 부분적으로 접착하기 위해 접착제를 포함할 수 있다.
도 1에 관하여 추가로, 층상 중합체 구조물(100)의 다양한 대안적인 예가 고려되는데, 이에는 거기서 이용된 층들의 소정의 조합이 포함된다. 일례에서, 층상 중합체 구조물(100)은 인광체를 갖는 하나의 층(106) 및 하나의 투명한 층(108)을 포함한다.
본 명세서에 개시된 광학 조립체는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 조립체는 단지 광학 장치, 및 몸통(예를 들어, 도 1의 몸통(102))을 갖는 봉지재로서 작용하는 층상 중합체 구조물만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 광학 조립체는 단지 광학 장치, 및 몸통(예를 들어, 도 1의 몸통(102))을 갖는 봉지재로서 작용하는 층상 중합체 구조물만을 포함할 수 있고, 봉지재 및/또는 광학 장치 상에 또는 그에 관하여 배치된 이형 라이너(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 이형 라이너는 층상 중합체 구조물(100)을 다른 물체, 예컨대 광학 장치에 고정시키는 것을 촉진하기 위한 이형제를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 이형 라이너는 실리콘화 PET 또는 플루오르화 라이너이거나 이를 포함한다. 다양한 예에서, 이형 라이너는 매끄럽거나 텍스처링되는데, 예컨대 반사방지 표면으로서 작용하기 위해서이다.
광학 조립체는 다양한 공지된 응용, 예컨대 광기전 패널 및 기타 광에너지-발생 장치, 옵토커플러, 광학 네트워크 및 데이터 전송, 계기 패널 및 스위치, 커티시 조명, 회전 및 정지 신호, 가전 제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임 기구류, 보안 장비, 스위치, 건축물 조명, 사이니지(채널 레터), 머신 비전, 상점 디스플레이, 비상 조명, 네온 및 전구 대체품, 손전등, 악센트 조명, 풀칼라 비디오, 흑백 메시지 보드, 차량, 철도, 및 비행 응용, 휴대 전화, 개인용 정보 단말기(PDA), 디지털 카메라, 랩톱 컴퓨터, 의료 장비류, 바코드 판독기, 색상 및 화폐 센서, 인코더, 광학 스위치, 광섬유 통신, 및 이들의 조합에 이용될 수 있다.
광학 장치는, 당업계에 공지된 다양한 레이저와 같은 적어도 하나의 간섭성 광원뿐만 아니라, 발광 다이오드(LED)와 같은 비간섭성 광원도 포함할 수 있으며, 발광 다이오드의 다양한 유형에는 반도체 LED, 유기 LED, 중합체 LED, 양자점 LED, 적외선 LED, 가시광 LED(유색광 및 백색광을 포함함), 자외선 LED, 및 이들의 조합이 포함된다.
광학 조립체는, 광학 조립체와 전형적으로 관련된 것으로 당업계에 공지된 하나 이상의 층 또는 구성요소를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 조립체는 하나 이상의 드라이버(driver), 도광체, 광학체, 히트 싱크(heat sink), 하우징, 렌즈, 전력 공급기, 고정구, 와이어, 전극, 회로 등을 포함할 수 있다.
광학 조립체는 또한 기판 및/또는 상판(superstrate)을 포함할 수 있다. 기판과 상판은 동일할 수 있거나 상이할 수 있으며, 각각은 독립적으로 당업계에 공지된 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 연성, 가요성, 강성, 또는 경성일 수 있다. 대안적으로, 기판 및/또는 상판은 강성 및 경성 세그먼트들을 포함하면서 동시에 연성 및 가요성 세그먼트들을 포함할 수 있다. 기판 및/또는 상판은 광에 투명할 수 있거나, 불투명할 수 있거나, 또는 광을 투과시키지 않을 수 있다(즉, 광에 대해 불침투성일 수 있다). 상판은 광을 투과시킬 수 있다. 일례에서, 기판 및/또는 상판은 유리를 포함한다. 다른 예에서, 기판 및/또는 상판은 금속 포일, 폴리이미드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및/또는 유기 플루오로중합체를 포함하며, 유기 플루오로중합체에는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 테들러(TEDLAR)®(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰(DuPont)), 폴리에스테르/테들러®, 테들러®/폴리에스테르/테들러®, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 단독 또는 규소 및 함산소 재료(SiOx)로 코팅된 것, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일례에서, 기판은 PET/SiOx-PET/Al 기판으로서 추가로 한정되며, 여기서 x는 1 내지 4의 값이다.
기판 및/또는 상판은 하중을 지지(load bearing)하거나 또는 하중을 지지하지 않을 수 있으며, 광학 조립체의 임의의 부분 내에 포함될 수 있다. 기판은 광학 장치 뒤에 위치된 광학 조립체의 "하부 층"일 수 있고, 일반적으로 광학 장치 및 광학 조립체를 위한 기계적 지지체로서 적어도 부분적으로 역할을 한다. 대안적으로, 광학 조립체는 제2의 또는 추가적인 기판 및/또는 상판을 포함할 수 있다. 기판은 광학 조립체의 하부 층일 수 있는 한편, 제2 기판은 상부 층일 수 있으며 상판으로서 기능할 수 있다. 제2 기판(예를 들어, 상판으로서의 기능을 하는 제2 기판)은 광(예를 들어, 가시광, UV 광, 및/또는 적외광)에 실질적으로 투과성일 수 있으며 기판의 상부 상에 위치된다.
게다가, 광학 조립체는 하나 이상의 타이 층을 또한 포함할 수 있다. 광학 장치를 기판에 접착하기 위하여 하나 이상의 타이 층이 기판 상에 배치될 수 있다. 일례에서, 광학 조립체는 기판을 포함하지 않으며 타이 층을 포함하지 않는다. 타이 층은 UV 광, 적외광, 및/또는 가시광에 투명할 수 있다. 그러나, 타이 층은 광에 불투과성이거나 불투명할 수 있다. 타이 층은 점착성일 수 있으며, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지, 또는 고체일 수 있다. 일례에서, 타이 층은 필름이다.
일부 예에서, 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분 내에 존재하는 하나 이상의 가스 배리어 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분 내에 존재하는 무점착성 층, 비-먼지(non-dust) 층, 및/또는 염색 층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 B-스테이지(B-stage) 필름(예를 들어, 예비형성된 봉지재 필름의 일 실시 형태)의 조합을 추가로 포함할 수 있고 비용융 필름의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 또한 광학 조립체 내에, 예를 들어 그의 상부 상에 배치된 하나 이상의 경질 층, 예를 들어 유리, 폴리카르보네이트, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 경질 층은 광학 조립체의 최외층으로서 배치될 수 있다. 광학 조립체는 제1 최외층으로서 제1 경질 층을 그리고 제2 최외층으로서 제2 경질 층을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 광학 조립체의 임의의 부분 내에 배치된 하나 이상의 확산기 주입 층(diffuser infused layer)을 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 확산기 층은, 예를 들어 e-분말, TiO2, Al2O3 등을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 반사기를 포함할 수 있고/있거나 (예를 들어, 필름으로서의) 고체 조성물은 그 안에 매설된 반사기 벽을 포함할 수 있다. 고상 필름의 층들 중 임의의 하나 이상은 매끄러울 수 있거나, 패턴화될 수 있거나, 또는 매끄러운 부분 및 패턴화된 부분을 포함할 수 있다. 광학 조립체는 대안적으로, 예를 들어 인광체 대신에, 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 탄소 나노튜브는, 예를 들어 웨이퍼 표면 상에서 소정의 방향으로 정렬될 수 있다. 필름이 이들 탄소 나노튜브 주위에 캐스팅되어 개선된 열 소산 특징을 갖는 투명 필름을 생성할 수 있다.
도 2는 광학 조립체(200)의 일례의 이미지이다. 광학 조립체는 봉지재(202)와, 각각 광학 표면(206)을 갖고 각각 기판(208) 상에 위치되는 광학 장치들(204)을 포함한다. 봉지재(202)의 실리콘 조성물은 1 mm 깊이의 금형을 사용하여 핫-프레스에 의해 30분 동안 100℃에서 가열될 수 있다. 1 mm 두께 B-스테이지 투명 시트 또는 층이 포함될 수 있다. 봉지재(202)는, 예시된 바와 같이 돔-형상 공동(dome-shape cavity)을 갖는 금형에서 광학 장치들(204)에 대해 압축 성형될 수 있다. 투명 시트 또는 층이 봉지재(202) 내에 포함될 수 있다. 광학 조립체(200) 내로 포함된 바와 같은 봉지재(202)는 돔-형상 공동 내에서 5분 동안 130℃에서 압축 성형하여 봉지재(202)를 용융시키고 봉지재(202)를 경화시킴으로써 얻어질 수 있다.
도 2에 관하여 추가로, 봉지재(202)는 본 명세서에 개시된 바와 같은 다수의 층을 갖는 몸통, 예컨대 몸통(102)(도 1)이거나 이를 포함할 수 있다. 광학 조립체의 다양한 예가 본 명세서에 개시되어 있지만, 광학 조립체(200)의 봉지재(202)는 본 명세서에 개시된 재료들의 층들의 다양한 조합들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다. 또한, 광학 장치(204)는 본 명세서에 개시되거나 당업계에 공지된 광학 장치들(204) 중 임의의 것일 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 봉지재들과 마찬가지로, 봉지재(202)는 광학 장치(202)의 광학 표면(206)을 실질적으로 또는 전체적으로 덮는다.
본 명세서에 기재된 실시 형태의 광학 조립체는 무엇보다도 봉지재를 포함한다. 다시, 봉지재는 제1 반응성 또는 비반응성 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는 제1 층; 및 제2 반응성 또는 비반응성 실리콘-함유 핫 멜트 조성물을 포함하는 제2 층을 포함한다. 제1 및/또는 제2 실리콘-함유 조성물은 수지-선형 조성물, 하이드로실릴화 경화 조성물, 고-페닐-T 조성물, 규소 실란트 조성물, 폴리우레아-폴리실록산 조성물, MQ/폴리실록산 조성물, MQ/X-다이오가노실록산 조성물, 폴리이미드-폴리실록산 조성물, 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물, 폴리우레탄-폴리실록산 조성물, 폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물 또는 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 폴리카르보네이트 및 폴리카르보네이트-실록산 공중합체 혼합물이 고려된다. 다른 실시 형태에서, 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 조성물, 예컨대 본 명세서에 기재된 것들 및 미국 특허 출원 공개 제2013/0168727호 및 제2013/0245187호에 기재된 것들(이들 둘 모두의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함됨)이, 예를 들어 블렌딩 방법에 의해 선형 또는 수지 오가노폴리실록산 성분들과 배합된 조성물이 고려된다. 그러한 조성물은 2012년 3월 21일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/613,510호에 기재되어 있다. 그러한 조성물은 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체의 경화된 필름의 광 투과 특성에 대한 영향이 만약 있더라도 최소한의 영향으로 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 조성물의 개선된 인성 및 유동 거동을 나타낸다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "수지-선형 조성물" 및 "수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 조성물"(두 용어 모두 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용될 수 있음)은 오가노실록산 "수지" 부분이 오가노실록산 "선형" 부분에 결합된 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함한다. 수지-선형 조성물은 하기에 더 상세히 기재되어 있다. 수지-선형 조성물은 또한 미국 특허 제8,178,642호에 개시된 것들을 포함하며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하게 말하면, '642 특허에 개시된 수지-선형 조성물은 (A) 평균 구조식 RaSiO(4-a)/2로 나타낸 오가노폴리실록산과 일반 화학식 HR2 2Si(R2 2SiO)nR2 2SiH로 나타낸 다이오가노폴리실록산 사이의 하이드로실릴화 반응으로부터 생성되는 용매-가용성 오가노폴리실록산; 및 (B) 평균 구조식 R2 bHcSiO로 나타낸 오가노하이드로겐폴리실록산; 및 (C) 하이드로실릴화 촉매를 함유하는 조성물을 포함하며, 상기 식에서 변수 Ra, R2, a, n, b, 및 c는 본 명세서에 정의되어 있다.
본 명세서에 상세히 개시된 바와 같이, 수지-선형 조성물은 다양한 특성을 포함할 수 있다. 소정의 수지-선형 조성물에서, 조성물은 수지-풍부 상 및 상 분리된 선형-풍부 상을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "고-페닐-T 조성물"은 하기 평균 단위식으로 나타낸 페닐 기-함유 오가노폴리실록산을 가교결합함으로써 얻어진 조성물을 포함하며:
(R3 3SiO1/2)a (R3 2SiO2/2)b (R3SiO3/2)c (SiO4/2)d (R4O1/2)e
상기 식에서, R3은 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, R3의 60 내지 80 몰%는 페닐 기이고, R3의 10 내지 20 몰%는 알케닐 기이고; R4는 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고; "a", "b", "c", "d", 및 "e"는 하기 조건에 의해 만족되는 수이다: 0 ≤ a ≤ 0.2, 0.2 ≤ b ≤ 0.7, 0.2 ≤ c ≤ 0.6, 0 ≤ d ≤ 0.2, 0 ≤ e ≤ 0.1, 및 a+b+c+d = 1.
용어 "고-페닐-T 조성물"은 또한, 하기를 포함하는 실리콘 조성물을 부분 가교결합함으로써 얻어지는 조성물을 포함한다:
(A) 하기 평균 단위식으로 나타낸 페닐 기-함유 오가노폴리실록산:
(R3 3SiO1/2)a (R3 2SiO2/2)b (R3SiO3/2)c (SiO4/2)d (R4O1/2)e
(상기 식에서, R3은 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, R3의 60 내지 80 몰%는 페닐 기이고, R3의 10 내지 20 몰%는 알케닐 기이고; R4는 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고; "a", "b", "c", "d", 및 "e"는 하기 조건에 의해 만족되는 수이다: 0 ≤ a ≤ 0.2, 0.2 ≤ b ≤ 0.7, 0.2 ≤ c ≤ 0.6, 0 ≤ d ≤ 0.2, 0 ≤ e ≤ 0.1, 및 a+b+c+d = 1);
(B) 하기 일반 화학식에 의해 나타낸 페닐 기-함유 오가노폴리실록산;
R5 3SiO(R5 2SiO)mSi R5 3
(상기 식에서, R5는 페닐 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기, 또는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기이되, 단 R5의 40 내지 70 몰%는 페닐 기이고, R5의 적어도 하나는 알케닐 기이고; "m"은 5 내지 100의 정수임);
(C) 분자당 적어도 2개의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 페닐 기-함유 오가노폴리실록산; 및
(D) 하이드로실릴화 반응 촉매.
일부 예에서, 성분 (C)는 일반 화학식으로 나타낸 오가노트라이실록산이며: (HR6 2SiO)2Si R6 2
상기 식에서, R6은 페닐 기, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 사이클로알킬 기이되, 단 R6의 30 내지 70 몰%는 페닐 기이다.
일부 예에서, 수지-선형 및/또는 고-페닐-T 조성물은 "하이드로실릴화 경화 조성물"인 것으로 간주될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실리콘 실란트 조성물"은 폴리실록산 실란트, 예컨대 미국 특허 제4,962,152호; 제5,264,603호; 제5,373,079호; 및 제5,425,947호에 개시된 것들을 포함하며, 이들 모두의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 이는 또한 자이아미터®(미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝) 브랜드 아세톡시, 알콕시, 및 옥심 실란트를 포함한다. 다른 실리콘 실란트 조성물은 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝으로부터 입수가능한 소테파(Sotefa) 70M과 같은 실록산 고 주도(consistency) 고무 조성물을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리우레아-폴리실록산 조성물"은 폴리우레아 및 폴리실록산 세그먼트를 포함한 멀티블록 공중합체를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 일부 예에서, 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 게니오머(GENIOMER)®(독일 뮌헨 소재의 바커 케미 아게(Wacker Chemie AG)), 텍토실(TECTOSIL)®(독일 뮌헨 소재의 바커 케미 아게) 등을 포함한 폴리우레아-PDMS 조성물을 포함한다. 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 또한 추가의 중합체 세그먼트, 예컨대 폴리프로필렌 옥사이드 연질 세그먼트를 함유할 수 있다. 폴리우레아-폴리실록산 조성물은 또한 미국 특허 출원 공개 제2010/0047589호에 개시된 폴리우레아-폴리실록산 조성물을 포함하며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ/폴리실록산 조성물"은 MQ 실리콘 수지(모두가 다우 코닝 코포레이션으로부터 구매가능한, MQ-1600 고체 수지, MQ-1601 고체 수지, 7466 수지, 및 7366 수지뿐만 아니라, 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된 미국 특허 제5,082,706호에 개시된 MQ 수지) 및 폴리오가노실록산, 예컨대 폴리다이메틸실록산(PDMS)을 함유하는 MQ-유형 핫 멜트 조성물을 포함하는 조성물을 포함한다. 그러한 조성물은 다우 코닝® Q2-7735 접착제, 및 인스턴트글레이즈 어셈블리 실란트(InstantGlaze Assembly Sealant)를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
MQ-유형 조성물은 또한 분자당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖고 점도가 최대 12,000 mPa-s인 저점도 폴리다이오가노실록산, 및 분자당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖고 점도가 적어도 45,000 mPa-s인 고점도 폴리다이오가노실록산; 분자당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기 기를 갖는 실리콘 수지; 및 분자당 평균 적어도 2개의 규소 결합된 수소 원자를 갖는 가교결합제를 포함하는 조성물, 예컨대 국제 특허 출원 공개 WO2010/138221호 및 미국 특허 출원 공개 제2012/0065343호(이들 둘 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함됨)에 개시된 것들을 포함한다.
다른 MQ-유형 조성물은 미국 특허 제5,708,098호에 개시된 것들을 포함하며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하게 말하면, '098 특허에 개시된 조성물은 R3SiO1/2 및 SiO4/2 단위(각각, M 및 Q 단위)로 주로 구성된 거대분자 중합체를 함유하는 것을 포함하며, 상기 식에서 R은 기능적 또는 비기능적인 치환 또는 비치환된 유기 라디칼로서 '098 특허에 정의된 바와 같다. 이들 거대분자 중합체는 "MQ-수지" 또는 "MQ 실리콘 수지"로 지칭된다. 일부 예에서, '098 특허에 개시된 MQ-유형 조성물은, 각각 D 및 T 단위로 지칭되는 다수의 R2SiO2/2 및 RSiO3/2 단위를 포함할 수 있다. MQ 실리콘 수지는 일반적으로 수지 거대분자가 용매 중에 용해되는 방식으로 생성되는데, 이때 용매는 전형적으로, 그러나 항상 그런 것은 아니고, 방향족 용매이다. '098 특허의 실시 형태들 중 일부는 MQ-유형의 실리콘 수지를 주로 선형 실리콘 유체, 예컨대 폴리다이메틸실록산 액체 및 검과 실질적으로 균질하게 블렌딩함으로써 제조된 무용매 열가소성 실리콘 펠릿에 관한 것이다. 블렌드를 소정의 압축-형성 온도로 가열하고, 조밀화된 덩어리로 압축-형성하고, 펠릿 형태로 형상화한다. 펠릿이 소정의 압축-형성 온도에서는 소성 유동을 나타내고 소정의 최대 저장 온도 이하의 온도에서는 집괴화에 저항하도록 펠릿의 조성물은 균형을 이룬다.
다른 MQ-유형 조성물이 미국 특허 출원 공개 제2011/0104506호에 개시되어 있으며, 이는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 간략하게 말하면, '506 출원의 핫 멜트 접착제 조성물에 개시된 MQ-유형 조성물은 (1) 실란올 함량이 2 중량% 미만이고 M 및 Q 단위로 구성된 실리콘 수지; (2) 이작용성 단위, D, 및 소정의 말단 단위로 구성된 오가노폴리실록산; (3) 실란 가교결합제; 및 (4) 촉매를 함유하였다. 다른 MQ-유형 조성물은 WO2007/120197호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기재된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ/X-다이오가노실록산 조성물"은 MQ 실리콘 수지, 및 X-다이오가노실록산을 함유하는 MQ-유형 핫 멜트 조성물을 포함하는 조성물을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 여기서 X는 임의의 유기 중합체를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 일부 예에서, X-다이오가노실록산의 유기 중합체 부분은 하나 이상의 유기 중합체(예를 들어, 아크릴 중합체, 폴리카르보네이트, 알킬렌 중합체 또는 알킬렌-아크릴 공중합체)를 함유하는 블록, 다이블록, 트라이블록, 멀티-블록, 및 세그먼트화된 부분을 함유한다. 일부 예에서, X-다이오가노실록산의 다이오가노실록산 부분은 하나 이상의 다이오가노실록산(예를 들어, PDMS, PhMe 또는 Ph2/Me2)을 함유하는 블록, 다이블록, 트라이블록, 멀티-블록, 및 세그먼트화된 부분을 함유한다. MQ/X-다이오가노실록산의 비제한적인 예에는 MQ-수지/PS-PDMS 조성물을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "MQ-수지/PS-PDMS 조성물"은 MQ-수지를 함유하는 폴리스티렌-폴리다이메틸실록산 조성물(예를 들어, 폴리머 소스, 인크.(Polymer Source, Inc.)로부터 입수가능한, 중량 평균 분자량(Mw)이 45,500이고 다분산도가 1.15이고 31,000 g/몰의 스티렌 블록 및 15,000 g/몰의 다이메틸실록산 블록을 갖는 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(스티렌-블록-다이메틸실록산) 공중합체)을 포함한다. 그러한 MQ-수지/PS-PDMS 조성물의 예는 국제 특허 출원 공개 WO 2012/071330호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
또 다른 MQ-유형 조성물은 미국 특허 출원 공개 제2012/0125436호에 개시된 것들을 포함하며, 이는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 그러한 조성물은 적어도 하나의 실리콘 이오노머를 포함하는 열가소성 탄성중합체(즉, 벌크 특성이 재료의 개별 영역들에서의 이온 상호작용에 의해 지배되는 중합체)를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리이미드-폴리실록산 조성물"은 폴리이미드 폴리실록산을 포함하는 조성물, 예컨대 미국 특허 제4,795,680호; 제5,028,681호; 제5,317,049호 등에 개시된 것들을 포함하며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리이미드-폴리실록산 조성물은 또한, 하기 화학식의 이미드-실록산을 함유하는 이미드-실록산 조성물을 포함하지만 이로 한정되지 않는 PDMS-함유 폴리이미드 공중합체를 함유하는 조성물을 포함하며:
Figure pct00002
이는, 예컨대 문헌[Rogers, M. E.; et al., J. of Polymer Sci. A: Poly Chem 32: 2663 (1994)]; 및 문헌[Contemporary Topics in Polymer Science 47-55 (Salamone, J. S and. Riffle, J. S. eds., New York: Plenum Press 1992)]에 개시된 것들이며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물"은 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물을 포함하는 조성물, 예컨대 미국 특허 제7,232,865호; 제6,870,013호; 제6,630,525호; 제5,932,677호; 제5,932,677호 등에 개시된 것들을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리카르보네이트-폴리실록산 조성물은 또한 폴리카르보네이트-폴리실록산을 함유하는 조성물, 예컨대 문헌[Contemporary Topics in Polymer Science 265-288 (Culbertson, ed., Plenum 1989)]; 문헌[Chen, X., et al., Macromolecules 26: 4601 (1993)]; 문헌[Dwight, D.W. et al., Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 52: 457 (1990)]; 및 문헌[Furukawa, N, et al., J. Adhes. 59: 281 (1996)]에 개시된 것들을 포함하며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리우레탄-폴리실록산 조성물"은 폴리우레탄-폴리실록산 조성물을 포함하는 조성물, 예컨대 미국 특허 제6,750,309호; 제4,836,646호; 제4,202,807호 등에 개시된 것들을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. 폴리우레탄-폴리실록산 조성물은 또한 폴리우레탄-폴리실록산을 함유하는 조성물, 예컨대 문헌[Chen, X., et al., Macromolecules 26: 4601 (1993)]; 문헌[Dwight, D.W. et al., Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 52: 457 (1990)]에 개시된 것들을 포함하며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리아크릴레이트-폴리실록산 조성물"은 폴리아크릴레이트-개질된 폴리실록산, 예컨대 미국 특허 제8,076,440호; 및 제7,230,051호에 개시된 것들뿐만 아니라; 폴리아크릴레이트 수지 및 실록산-함유 공중합체의 혼합물, 예컨대 미국 특허 제4,5504139호에 개시된 것들을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물"은 폴리아이소부틸렌-폴리실록산 조성물을 포함하는 조성물, 예컨대 유럽 특허 EP0969032호 등에 개시된 것들을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
봉지재로서의 사용을 위한 것으로 고려되는 다른 조성물은 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체 및 폴리비닐 플루오라이드 필름(예를 들어, 테들러®, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰)을 포함한다.
알케닐 기 및 퍼플루오로에테르 골격을 갖는 퍼플루오르화 중합체 조성물을 함유하는 봉지재가 본 발명에서 또한 고려되는데, 여기서 알케닐 기는 백금 촉매의 존재 하에서 하이드로실릴화 경화 메커니즘을 통해 플루오르화 오가노하이드로겐실록산과 반응할 수 있다. 그러한 조성물은 미국 특허 출원 공개 제2009/0284149호 및 일본 특허 출원 공개 제2010-123769호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 내용은 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다. '149 및 '769 출원에 개시된 조성물은 또한 소정의 비표면적을 갖는 실리카를 함유한다.
수지-선형 조성물은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2013/0168727호; 제2013/0171354호; 제2013/0245187호; 제2013/0165602호; 및 제2013/0172496호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 명백히 참고로 포함된다. 일부 구체적인 예에서, 수지-선형 조성물은 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 함유하며, 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체는 40 내지 90 몰%의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위, 10 내지 60 몰%의 화학식 [R2SiO3/2] 단위, 0.5 내지 25 몰%의 실란올 기를 함유하며, 상기 식에서 R1 및 R2는 본 명세서에 정의된 바와 같고; 단위 [R1 2SiO2/2]는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 [R1 2SiO2/2] 단위를 갖는 선형 블록들로 배열되고, 단위 [R2SiO3/2]는 분자량이 500 g/몰 이상인 비선형 블록들로 배열되고, 비선형 블록들의 30% 이상은 서로 가교결합되고 나노도메인 내에서 함께 주로 응집되고, 각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결되고; 오가노실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이고 25℃에서 고체이다.
고체 조성물이 본 명세서에 기재된 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체의 경화성 조성물로부터 형성되며, 이것이 일부 실시 형태에서 오가노실록산 수지(예를 들어, 블록 공중합체의 일부가 아닌 유리(free) 수지)를 또한 함유하는 경우, 오가노실록산 수지는 또한 나노도메인 내에서 주로 응집된다.
수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체의 경화성 조성물로부터 형성된 경화성 실리콘 조성물은 또한 경화 촉매를 포함할 수 있다. 경화 촉매는 오가노실록산의 (축합) 경화를 달성하는 것으로 당업계에 공지된 임의의 촉매, 예컨대 다양한 주석 또는 티타늄 촉매로부터 선택될 수 있다. 축합 촉매는 규소 결합된 하이드록시(실란올) 기들의 축합을 촉진하여 Si-O-Si 결합을 형성하는 데 전형적으로 사용되는 임의의 축합 촉매일 수 있다. 예에는 아민; 납, 주석, 티타늄, 아연 및 철의 착물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체의 경화성 조성물로부터 형성된 본 발명의 고체 조성물은 선형 D 단위의 블록들 및 비선형 T 단위의 블록들의 응집체로부터 각각 생성된 상 분리된 "연질" 및 "경질" 세그먼트를 포함할 수 있다. 이러한 각각의 연질 및 경질 세그먼트는 상이한 유리 전이 온도(Tg)에 의해 결정되거나 추론될 수 있다. 따라서, 선형 세그먼트는, 전형적으로 낮은 Tg를 갖는, 예를 들어 25℃ 미만, 대안적으로 0℃ 미만, 또는 대안적으로 심지어 -20℃ 미만인 "연질" 세그먼트로서 설명될 수 있다. 선형 세그먼트는 전형적으로 다양한 조건에서 "유체" 유사 거동을 유지한다. 역으로, 비선형 블록은, 더 높은 Tg 값을 갖는, 예를 들어 30℃ 초과, 대안적으로 40℃ 초과, 또는 대안적으로 심지어 50℃ 초과인 "경질 세그먼트"로서 설명될 수 있다.
본 발명의 수지-선형 오가노폴리실록산 블록 공중합체의 이점은, 가공 온도(Tprocessing)가 오가노실록산 블록 공중합체를 최종적으로 경화시키는 데 필요한 온도(Tcure)보다 낮기 때문에, 즉 Tprocessing< Tcure이기 때문에, 이것이 수회 가공될 수 있다는 점일 수 있다. 그러나, 오가노실록산 공중합체는 Tprocessing이 Tcure보다 높은 온도로 취해질 때 경화되어 고온 안정성을 달성할 것이다. 따라서, 본 발명의 수지-선형 오가노폴리실록산 블록 공중합체는 소수성, 고온 안정성, 수분/내자외선성과 같이, 전형적으로 실리콘과 관련된 효과와 함께, "재가공가능(re-processable)"하다는 상당한 이점을 제공한다.
일부 실시 형태에서, 수지-선형 오가노폴리실록산 블록 공중합체를 포함하는 경화성 실리콘 조성물은 또한 유기 용매를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 용어 "경화성 실리콘 조성물"은 용매 중의 고체 조성물의, 또는 용매와 배합된 고체 조성물의 배합물을 또한 포함한다. 일부 실시 형태에서, 유기 용매는 방향족 용매, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 또는 자일렌이다. 일부 실시 형태에서, 용매는 실질적으로(예를 들어, 완전히 또는 전체적으로) 본 명세서에 기재된 오가노실록산 블록 공중합체를 용해시킨다.
수지-선형 오가노폴리실록산 블록 공중합체를 포함하는 본 명세서에 기재된 경화성 조성물은 오가노실록산 수지(예를 들어, 블록 공중합체의 일부가 아닌 유리 수지)를 추가로 함유할 수 있다. 이들 조성물에 존재하는 오가노실록산 수지는 전형적으로 오가노실록산 블록 공중합체의 제조에 사용되는 오가노실록산 수지일 것이다. 따라서, 오가노실록산 수지는 그의 화학식 내에 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 60 몰% 이상(예를 들어, [R2SiO3/2] 실록시 단위 70 몰% 이상, [R2SiO3/2] 실록시 단위 80 몰% 이상, [R2SiO3/2] 실록시 단위 90 몰% 이상, 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 100 몰%; 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 60 내지 100 몰%, [R2SiO3/2] 실록시 단위 60 내지 90 몰% 또는 [R2SiO3/2] 실록시 단위 70 내지 80 몰%) 포함할 수 있으며, 상기 식에서 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이다. 대안적으로, 오가노실록산 수지는 실세스퀴옥산 수지, 또는 대안적으로 페닐 실세스퀴옥산 수지이다.
경화성 조성물이 오가노실록산 블록 공중합체, 유기 용매, 및 선택적인 오가노실록산 수지를 포함하는 경우에, 각각의 성분의 양은 다양할 수 있다. 본 발명의 경화성 조성물 중 오가노실록산 블록 공중합체, 유기 용매, 및 선택적 오가노실록산 수지의 양은 다양할 수 있다. 본 발명의 경화성 조성물은 본 명세서에 기재된 바와 같은 오가노실록산 블록 공중합체 40 내지 80 중량%(예를 들어, 40 내지 70 중량%, 40 내지 60 중량%, 40 내지 50 중량%); 유기 용매 10 내지 80 중량%(예를 들어, 10 내지 70 중량%, 10 내지 60 중량%, 10 내지 50 중량%, 10 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 20 중량%, 20 내지 80 중량%, 30 내지 80 중량%, 40 내지 80 중량%, 50 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 또는 70 내지 80 중량%; 및 5 내지 40 중량%); 및 오가노실록산 수지(예를 들어, 5 내지 30 중량%, 5 내지 20 중량%, 5 내지 10 중량%, 10 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 20 중량%, 20 내지 40 중량% 또는 30 내지 40 중량%)를 함유할 수 있어서; 이들 성분의 중량%의 총합이 100%를 초과하지 않도록 한다.
일부 예에서, 본 명세서에 기재된 실시 형태의 광학 조립체는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함하며, 여기서 이들 층 중 어느 하나가 경화된다. 제1 층이 경화되는 메커니즘은 제2 및/또는 제3 층이 경화되는 메커니즘과 동일하거나 상이할 수 있다. 층들을 경화시키기에 적합한 경화 메커니즘은 독립적으로 핫 멜트 또는 가열 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화(하기에 기재된 바와 같음), 축합 경화, 과산화물/라디칼 경화, 광 경화 또는 클릭 화학-기반 경화를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 일부 예에서, 클릭-화학 기반 경화는 아지드와 알킨 사이의 금속-촉매(구리 또는 루테늄) 반응 또는 라디칼-매개 티올-엔 반응을 수반한다. 층들을 경화시키기에 적합한 다른 경화 메커니즘은 독립적으로 퍼옥사이드 비닐-CH3 경화; 아크릴 라디칼 경화; 알킬 보란 경화; 및 에폭시-아민/페놀 경화를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
"클릭 화학"은 2001년에 K. B. 샤플레스(Sharpless)에 의해, 수율이 높고, 범위가 넓고, 크로마토그래피를 사용하지 않고서 제거될 수 있는 부산물을 생성하고, 입체특이적이고, 수행이 간단하고, 제거가능하거나 온화한(benign) 용매 중에서 수행될 수 있는 반응을 설명하기 위해 도입된 용어이다. 이들 기준을 충족시키는 몇몇 유형의 반응이 확인되어 왔으며, 즉 특이적으로 하나의 생성물로 이어지는 열역학적으로 유리한 반응, 예컨대 에폭사이드 및 아지리딘의 친핵성 개환 반응, 비-알돌 유형 카르보닐 반응, 예컨대 하이드라존 및 헤테로사이클의 형성, 탄소-탄소 다중 결합에 대한 부가, 예컨대 에폭사이드의 산화적 형성 및 마이클 부가, 및 부가환화 반응이다. 예를 들어, 클릭-화학의 적용에 대한 예에 대하여 문헌[Rasmussen, L.K., et al., Org. Lett 9: 5337-5339]을 참조하며, 이는 마치 본 명세서에 완전히 기술된 것처럼 참고로 포함된다.
본 발명은 광학 조립체를 형성하는 방법을 또한 제공한다. 본 방법은 발광 다이오드와 층(예를 들어, 제1 층(106))을 조합하여 광학 조립체를 형성하는 단계를 포함한다. 조합 단계는 특별히 제한되지 않으며, 발광 다이오드와 층을 서로 나란히, 또는 서로 상하로, 그리고/또는 서로 직접 또는 간접 접촉하게 배치하는 것을 포함할 수 있거나 또는 그러한 배치로서 추가로 한정될 수 있다. 예를 들어, 층은 발광 다이오드 상에 배치되고 그와 직접 접촉할 수 있다. 대안적으로, 층은 발광 다이오드 상에 배치되지만 발광 다이오드와 직접 접촉하지 않게 그로부터 분리될 수 있지만, 여전히 발광 다이오드 상에 배치될 수 있다.
층은 유동하도록 가열되거나, 용융되거나, 가압되거나, (진공) 라미네이팅되거나, 압축 성형되거나, 사출 트랜스퍼 성형되거나, 캘린더링되거나, 핫-엠보싱되거나, 사출 성형되거나, 압출되거나, 또는 층을 고체로부터 액체 또는 연화된 고체로 변화시키는 임의의 다른 공정 단계를 거칠 수 있다.
이어서, 액체이거나 연화된 층은, 분무, 주입(pouring), 페인팅, 코팅, 딥핑(dipping), 브러싱 등을 통해, 임의의 하나 이상의 전술한 기술에 의해 발광 다이오드에 적용될 수 있다.
일례로, 조합 단계는 층을 용융시켜, 고체 조성물을 발광 다이오드 상에 그리고 발광 다이오드와 직접 접촉하여 배치하는 것으로서 추가로 한정된다. 다른 예에서, 조합 단계는 층을 용융시켜, 층을 발광 다이오드 상에 그리고 발광 다이오드와 간접 접촉하여 배치하는 것으로서 추가로 한정된다. 또 다른 예에서, 본 방법은, 예를 들어 용매 중에 용해되거나 부분 용해된, 용매 중 고체 조성물의 용액을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 더 추가의 예에서, 본 방법은, 발광 다이오드와 층을 조합하는 단계 전에, 용매를 제거하여 고체 조성물을 형성하여 층을 형성하는 단계를 포함한다. 또 다른 예에서, 본 방법은 용매를 제거하는 단계 후에 그리고 발광 다이오드와 층을 조합하는 단계 전에 고체 조성물을 층으로 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시 형태에서, 본 방법은, 예를 들어 축합 반응, 자유 라디칼 반응, 또는 하이드로실릴화 반응을 통해 고체 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 임의의 촉매, 첨가제 등이 경화 단계에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 산성 또는 염기성 축합 촉매가 이용될 수 있다. 대안적으로, 하이드로실릴화 촉매, 예컨대 백금 촉매가 이용될 수 있다. 일례로, 경화 단계는 고체 조성물의 용융 온도보다 높은 온도에서 일어난다. 대안적으로, 경화 단계는 층의 대략적인 용융 온도에서, 또는 용융 온도 미만에서 일어날 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 구체적인 실시 형태들을 보여주기 위해 포함된다. 그러나, 당업자라면, 본 발명의 개시 내용을 고려하여, 개시된 구체적인 실시 형태에서 많은 변화가 이루어질 수 있으며, 이는 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서 유사하거나 또는 비슷한 결과를 여전히 얻을 수 있음을 알아야 한다.
실시예 1:
500 mL 4구 둥근바닥 플라스크에 다우 코닝 217 플레이크(Flake)(45.0 g, 0.329 몰의 Si) 및 톨루엔(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific), 70.38 g)을 로딩하였다. 플라스크에 온도계, 테플론(Teflon) 교반 패들, 및 수냉식 응축기에 부착된 딘스타크(Dean Stark) 장치를 구비하였다. 질소 블랭킷(blanket)을 적용하고, 딘스타크를 톨루엔으로 예비충전시키고, 오일조를 가열에 사용하였다. 반응 혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하였다. 반응 혼합물을 108℃로 냉각시킨 후에, 다이아세톡시 말단화된 PhMe 실록산의 용액을 신속하게 첨가하였다. 50/50 중량% MTA/ETA(1.21 g, 0.00523 몰의 Si) 혼합물을, 톨루엔(29.62 g) 중에 용해된 140 dp 실란올 말단화된 PhMe 실록산(55.0 g, 0.404 몰의 Si)의 용액에 첨가함으로써, 다이아세톡시 말단화된 PhMe 실록산을 제조하였다. 용액을 질소 분위기 하에 실온에서 2시간 동안 혼합하였다. 다이아세톡시 말단화된 PhMe 실록산을 첨가한 후에, 반응 혼합물을 2시간 동안 환류에서 가열하였다. 이 단계에서, 50/50 중량% MTA/ETA(7.99 g, 0.0346 몰의 Si)를 108℃에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 추가 1시간 동안 환류에서 가열하였다. 이것을 90℃로 냉각시키고, 이어서 탈이온수(DI water)(12 mL)를 첨가하였다. 온도를 증가시켜 환류시키고, 물을 공비 증류에 의해 제거하였다. 반응 혼합물을 다시 90℃로 냉각시키고, 추가의 탈이온수(12 mL)를 첨가하였다. 이것을 환류까지 가열하고, 물을 다시 제거하였다. 이어서, 약간의 톨루엔(56.9 g)을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 증가시켰다. 물질을 실온으로 냉각시키고, 이어서 5.0 μm 필터를 통하여 가압 여과하였다. (체이스에 용액을 주입하고, 용매를 증발시킴으로써 제조된) 캐스트 시트는 광학적으로 투명하였다.
실시예 2:
3 L 4구 둥근바닥 플라스크에 다우 코닝 217 플레이크(378.0 g, 2.77 몰의 Si) 및 톨루엔(피셔 사이언티픽, 1011.3 g)을 로딩하였다. 플라스크에 온도계, 테플론 교반 패들, 및 수냉식 응축기에 부착된 딘스타크 장치를 구비하였다. 질소 블랭킷을 적용하고, 딘스타크를 톨루엔으로 예비충전시키고, 오일조를 가열에 사용하였다. 혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하였다. 병에 실란올 말단화된 PDMS(462.0 g의 실록산, 6.21 몰의 Si) 및 톨루엔(248.75 g)을 로딩하였다. 질소 하에서 (당일날) 글로브 박스 내에서 50/50 MTA/ETA를 PDMS에 첨가하고 1시간 동안 실온에서 혼합함으로써, 그것을 50/50 메틸 트라이아세톡시실란/에틸 트라이아세톡시실란(MTA/ETA)(31.12g, 0.137 몰의 Si)으로 캡핑하였다. 캡핑된 PDMS를 217 플레이크 용액에 신속히 첨가하고, 2시간 동안 가열 환류하였다. 용액을 108℃로 냉각시키고, 5/5 비의 MTA/ETA 28.4 g을 첨가한 후, 1시간 동안 환류하였다. 용액을 90℃로 냉각시키고, 89.3 g의 탈이온수를 첨가하였다. 온도를 증가시켜 환류시키고, 물을 공비 증류에 의해 제거하였다. 톨루엔을 증류 제거하여(884.6 g) 고형물 함량을 약 70%로 증가시켰다. (체이스에 용액을 주입하고, 용매를 증발시킴으로써 제조된) 캐스트 시트는 광학적으로 투명하였다.
실시예 3: 수지 중간층을 갖는 다층 필름의 구조물
실시예 1의 조성물을 스피드 믹서 컵에 분배한 후, 플랙텍 인크.(FlackTek Inc.)에 의한 DAC150 FV 2축 스피드 믹서를 사용하여 3000 rpm으로 30초 동안 2회 혼합된, 20 ppm의 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU) 촉매를 분배하였다. 이어서, 30 중량% 인광체(NYAG 4454-S 인광체; 약 100 μm)를 첨가하고, 3000 rpm으로 30초 동안 2회 다시 혼합하고, 이어서 하기에 기재된 바와 같이 코팅하여 실리콘 핫 멜트 필름을 제조하였다. 실시예 2의 조성물을 스피드 믹서 컵 내로 분배한 후, 10 ppm의 DBU 촉매를 분배하고 3000 rpm으로 30초 동안 2회 혼합하고, 이어서 하기에 기재된 바와 같이 코팅하여 다른 실리콘 핫 멜트 필름을 제조하였다.
30 중량% NYAG 4454-S 인광체를 함유하는, 실시예 1의 조성물로부터 제조된 실리콘 핫 멜트 필름("필름 1"), 및 실시예 2의 조성물로부터 제조된 실리콘 핫 멜트 필름("필름 2")을 각각, 젠트너(Zehntner) ZUA 200 만능 어플리케이터 및 젠트너 자동화 코팅 테이블을 진공 플레이트와 함께 사용하여, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP) 필름 FEP 상에 코팅하여, 각각의 필름의 두께가 약 100 μm가 되도록 하였다. 이어서, 코팅된 필름을 70℃에서 30분 동안 대류식 오븐 내에 넣어두어서 톨루엔을 제거하였다. 일단 용매를 필름으로부터 제거하였으면, 수지(자이아미터® 수지 RSN-840)의 층을 각각의 필름의 표면에 적용하였다. 이는 배드거 유니버설 모델 360 에어 브러시(Badger Universal Model 360 Air Brush)를 40 psi로 사용하여 톨루엔 중 수지의 50% 용액을 에어 브러싱하는 것으로 이루어졌다. 각각의 핫 멜트 필름의 한쪽 면을 덮도록 다회 통과를 행하였다. 이어서, 필름을 70℃에서 15분 동안 대류식 오븐 내로 되돌려 넣어두었다.
일단 필름들을 제조하였으면, 수지 코팅들이 서로 대면되도록 하여 수지 중간층이 2개의 필름 사이에 위치된 3층 구조물을 제조하도록, 2개의 필름을 진공 라미네이팅하였다. 구체적으로는, 3층 구조물을 FEP 필름들 사이에 개재시키고, 50℃의 라미네이터 챔버 내에 넣고, 이어서 밀폐시키고 1분 동안 진공 적용한 후, 130℃로 램핑(ramping)하였다. 이어서, 일단 온도가 80℃에 도달하였으면, 실리콘 블래더를 적용시키고, 구조물 상에 대기압을 가하였다. 일단 온도가 130℃에 도달하였으면, 그것을 5분 동안 유지하였다. 이어서, 온도를 160℃로 램핑하고, 다시 5분 동안 유지하였다. 블래더를 해제시키고, 진공을 개방하고, 샘플을 꺼내어서 160℃에서 3시간 동안 대류식 오븐 내에 넣어두었다. 실시예 1의 조성물로부터 제조된 필름은 굴절률이 1.557이었다. 실시예 2의 조성물로부터 제조된 필름은 굴절률이 1.466이었다.
일련의 4개의 샘플을 제조하였다. 샘플 1은 2개의 필름 사이에 위치된 중간층을 함유하지 않는다. 샘플 2 또한 중간층이 결여되어 있지만, 두 필름 모두 톨루엔을 사용하여 에어 브러싱하여 각각의 필름의 표면을 조면화한 후, 2개의 필름을 라미네이팅하여 2층 구조물을 얻었다. 샘플 3 및 샘플 4는 2개의 필름 사이에 위치된 수지 중간층을 함유하였다. 중간층은 에어 브러싱에 의해 형성하였는데, 샘플 3에서는 약 3회 통과하여 얇은 층을 형성하였고, 샘플 4에서는 약 9회 통과하여 더 두꺼운 층을 형성하였다.
라미네이션 후에 샘플 5, 6, 및 7에 대해 접착력 시험을 수행하였다. 조면화된 1.75 밀(mil) 폴리에틸렌(PET)을 사용하여 FEP 필름 대신 이 구조물을 개재시킨 것을 제외하고는, 이들 샘플을 각각 샘플 1, 2, 및 3과 동일하게 제조하였다. PET를 사용하여 필름에 약간의 지지를 제공하고, 시험 기기의 그립들 내로 배치될 수 있는 탭들을 생성하였다. TA. HD 플러스 물성 분석기(TA. HD plus Texture Analyzer)를 사용하여, 제조된 다층 필름의 접착력에 대해 시험하였다. 샘플을 5 ㎏ 로드 셀(load cell) 및 기계적 그립을 사용하여 4.8 mm/min으로 잡아당겼다. PET를 주로 사용하여 100 μm 필름을 지지하였는데, 이러한 필름은 그 자체로는 기계적으로 너무 약해서 물성 분석기 기기에서 사용되기에는 찢어질 위험이 있었다.
PET 또한 조면화하여 PET에 대한 필름의 접착을 도왔다. 시험 시편은 12 mm 폭 × 40 mm 길이였으며 파괴될 때까지 잡아당겼다. 이 시험은 수지 중간층의 추가가 표 1에 나타낸 바와 같이 2개의 필름 사이의 접착력을 상당히 증가시켰음을 보여주었다.
[표 1]
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전술된 값들 중 하나 이상은, 변동이 본 발명의 범주 내에서 유지되기만 한다면, ± 5%, ± 10%, ± 15%, ± 20%, ± 25% 등만큼 달라질 수 있다. 예상하지 못한 결과들이 모든 다른 요소들로부터 독립적인 마쿠쉬(Markush) 군의 각각의 요소로부터 얻어질 수 있다. 각각의 요소는 개별적으로 그리고/또는 조합으로 필요하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 독립항과 종속항, 단일 종속항 및 다중 종속항 둘 모두의 모든 조합의 요지가 본 명세서에서 명백하게 고려된다. 본 개시 내용은 제한적이기보다는 설명적인 단어들을 포함하는 예시적인 것이다. 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하며, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 기재된 것 이외의 다른 방식으로 실시될 수 있다.
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본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99%, 또는 적어도 약 99.999% 또는 그 이상과 같이, 대다수 또는 대부분을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 용어 "실질적으로"는 "완전히" 또는 "전체적으로"를 포함할 수 있다.
본 발명은 하기의 예시적인 실시 형태들을 제공하며, 이들의 번호 매김은 중요성의 수준을 지정하는 것으로 해석되어서는 안 된다:
실시 형태 1은
화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 제1 층;
화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 제2 층; 및
화학식 [R1 2SiO2 / 2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3 / 2]의 단위를 포함하는 오가노실록산 수지를 포함하고, 제1 층의 제2 주 표면 및 제2 층의 제1 주 표면과 직접 접촉된 제3 층을 포함하며,
상기 식에서,
R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고, R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌인, 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 2는
제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 층의 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C6-C16 아릴 기이고;
제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2 / 2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C6-C16 아릴 기인, 실시 형태 1의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 3은
제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 층의 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C1-C6 알킬 기이고;
제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2 / 2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%가 C1-C6 알킬 기인, 실시 형태 1의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 4는 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나가
40 내지 90 몰%의 화학식 [R1 2SiO2 / 2]의 단위,
10 내지 60 몰%의 화학식 [R2SiO3 / 2]의 단위,
0.5 내지 25 몰%의 실란올 기를 포함하는 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하며,
상기 식에서,
R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고,
R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이고;
단위 [R1 2SiO2/2]는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 [R1 2SiO2/2] 단위를 갖는 선형 블록들로 배열되고,
단위 [R2SiO3 / 2]는 분자량이 500 g/몰 이상인 비선형 블록들로 배열되고,
비선형 블록들의 30% 이상은 서로 가교결합되고 나노도메인 내에서 함께 주로 응집되고,
각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결되고;
수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이고 25℃에서 고체인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 5는 R2가 페닐인, 실시 형태 4의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 6은 R1이 메틸 또는 페닐인, 실시 형태 4 또는 실시 형태 5의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 7은 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위가 화학식 [(CH3)(C6H5)SiO2/2] 또는 [(CH3)2SiO2/2]를 갖는, 실시 형태 4 내지 실시 형태 6의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 8은 오가노실록산 수지가 그의 화학식 내에 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 60 몰% 이상 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 7의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 9는 각각의 R2가 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌인, 실시 형태 8의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 10은 오가노실록산 수지가 실세스퀴옥산 수지인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 9의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 11은 오가노실록산 수지가 페닐 실세스퀴옥산 수지인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 10의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 12는 봉지재 필름의 두께는 약 0.5 μm 내지 약 5000 μm인, 실시 형태 1 내지 실시 형태 11의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 13은 제1 층 또는 제2 층 중 적어도 하나가 하나 이상의 인광체를 포함하는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 12의 봉지재 필름에 관한 것이다.
실시 형태 14는 광학 표면을 포함하는 광학 장치; 및 실시 형태 1 내지 실시 형태 13의 봉지재 필름을 포함하며, 봉지재 필름은 광학 표면을 실질적으로 또는 전체적으로 덮는 광학 조립체에 관한 것이다.
실시 형태 15는 광학 장치의 광학 표면을 실시 형태 1 내지 실시 형태 13의 봉지재 필름으로 실질적으로 또는 전체적으로 덮는 단계를 포함하는, 광학 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
실시 형태 16은 덮는 단계 전에 봉지재 필름을 예비형성하는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 15의 방법에 관한 것이다.
실시 형태 17은 예비형성 단계가
제1 층을 형성하는 단계;
제2 층을 형성하는 단계;
오가노실록산 수지 조성물을 제1 층의 제2 주 표면 및 제2 층의 제1 주 표면 중 적어도 하나에 적용하는 단계;
제1 층의 제2 주 표면, 적용된 오가노실록산 수지 조성물, 및 제2 층의 제1 주 표면을 함께 접촉시켜 제1 층의 제2 주 표면과 제2 층의 제1 주 표면 사이에 제3 층을 형성하여 층상 중합체 구조물을 형성하는 단계; 및
층상 중합체 구조물을 라미네이팅하거나 압축 성형하는 단계를 포함하는, 실시 형태 16의 방법에 관한 것이다.
실시 형태 18은 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 중 적어도 하나를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 실시 형태 17의 방법에 관한 것이다.
실시 형태 19는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 중 적어도 하나는 제1 층, 제2 층, 및 제3 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 메커니즘과 동일하거나 상이한 경화 메커니즘을 갖는, 실시 형태 18의 방법에 관한 것이다.
실시 형태 20은 경화 메커니즘이 핫 멜트 경화, 수분 경화, 하이드로실릴화 경화, 축합 경화, 과산화물 경화 또는 클릭 화학-기반 경화 메커니즘을 포함하는, 실시 형태 19의 방법에 관한 것이다.

Claims (16)

  1. 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 제1 층;
    화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 수지 블록들 및 선형 블록들을 포함하는 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면을 갖는 제2 층; 및
    화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위를 포함하는 오가노실록산 수지를 포함하고, 상기 제1 층의 제2 주 표면 및 상기 제2 층의 제1 주 표면과 직접 접촉된 제3 층을 포함하며,
    상기 식에서,
    R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고,
    R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌인, 봉지재 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 상기 제2 층의 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 상기 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%는 C6-C16 아릴 기이고;
    상기 제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%는 C6-C16 아릴 기인, 봉지재 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층의 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 상기 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나의 상기 수지 블록들의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%는 C1-C6 알킬 기이고;
    상기 제3 층의 오가노실록산 수지의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위의 R1 기 및 화학식 [R2SiO3/2]의 단위의 R2 기 중 적어도 하나의 약 20 내지 약 100 몰%는 C1-C6 알킬 기인, 봉지재 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 및 상기 제2 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체 중 적어도 하나는
    40 내지 90 몰%의 화학식 [R1 2SiO2/2]의 단위,
    10 내지 60 몰%의 화학식 [R2SiO3/2]의 단위,
    0.5 내지 25 몰%의 실란올 기를 포함하는 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체를 포함하며,
    상기 식에서,
    R1은 독립적으로 C1 내지 C30 하이드로카르빌이고,
    R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌이고;
    상기 단위 [R1 2SiO2/2]는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 [R1 2SiO2/2] 단위를 갖는 선형 블록들로 배열되고,
    상기 단위 [R2SiO3/2]는 분자량이 500 g/몰 이상인 비선형 블록들로 배열되고,
    상기 비선형 블록들의 30% 이상은 서로 가교결합되고 나노도메인 내에서 함께 주로 응집되고,
    각각의 선형 블록은 적어도 하나의 비선형 블록에 연결되고;
    상기 수지-선형 오가노실록산 블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 20,000 g/몰 이상이고 25℃에서 고체인, 봉지재 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오가노실록산 수지는 그의 화학식 내에 [R2SiO3/2] 실록시 단위를 60 몰% 이상 포함하는, 봉지재 필름.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 R2는 독립적으로 C1 내지 C20 하이드로카르빌인, 봉지재 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 오가노실록산 수지는 실세스퀴옥산 수지인, 봉지재 필름.
  8. 제7항에 있어서, 상기 오가노실록산 수지는 페닐 실세스퀴옥산 수지인, 봉지재 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 봉지재 필름의 두께는 약 0.5 μm 내지 약 5000 μm인, 봉지재 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 층 또는 상기 제2 층 중 적어도 하나는 하나 이상의 인광체(phosphor)를 포함하는, 봉지재 필름.
  11. 광학 표면을 포함하는 광학 장치; 및 제1항의 봉지재 필름을 포함하며, 상기 봉지재 필름은 상기 광학 표면을 실질적으로 또는 전체적으로 덮는, 광학 조립체.
  12. 광학 장치의 광학 표면을 제1항의 봉지재 필름으로 실질적으로 또는 전체적으로 덮는 단계를 포함하는, 광학 조립체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 덮는 단계 전에 상기 봉지재 필름을 예비형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 예비형성 단계는
    상기 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 층을 형성하는 단계;
    오가노실록산 수지 조성물을 상기 제1 층의 제2 주 표면 및 상기 제2 층의 제1 주 표면 중 적어도 하나에 적용하는 단계;
    상기 제1 층의 제2 주 표면, 상기 적용된 오가노실록산 수지 조성물, 및 상기 제2 층의 제1 주 표면을 함께 접촉시켜 상기 제1 층의 제2 주 표면과 상기 제2 층의 제1 주 표면 사이에 상기 제3 층을 형성하여 층상 중합체 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 층상 중합체 구조물을 라미네이팅하거나 압축 성형하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 중 적어도 하나를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 층, 제2 층, 및 제3 층 중 적어도 하나는 상기 제1 층, 제2 층, 및 제3 층의 나머지 중 적어도 하나의 경화 메커니즘과 동일하거나 상이한 경화 메커니즘을 갖는, 방법.
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