專利名稱：微透鏡陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微透鏡陣列。更特別地，本發(fā)明涉及用于光電設備的 微透鏡陣列。
背景技術：
微透鏡陣列用于光電設備如液晶投影儀、攝像機、取景器和便攜
式電視。例如，為了獲得使來自LED陣列的光聚集的效果或者提高LED 陣列亮度的效果的目的，使用了微透鏡陣列(參見JP-A-2005-276849)。 此外，已知丙烯酸樹脂為用于制造微透鏡陣列的樹脂(參見 JP-A-2001-272507)。
提高亮度的可能的措施是增大LED的功率從而增加發(fā)光量。然而， 若增加發(fā)光量則LED產生大量的熱。另外，即使當使用丙烯酸樹脂時， 這類LED的使用也會導致耐熱性不足的情況。因此，期望具有優(yōu)異耐 熱性的微透鏡陣列。還期望即使在LED的藍光的短波長處也具有優(yōu)異 耐光性的微透鏡陣列。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種微透鏡陣列，其即使當應用于具有增加 功率的LED和發(fā)射具有短波長的藍光的LED時，也具有優(yōu)異的耐熱性 和耐光性。
艮P，本發(fā)明提供以下項。
1. 一種微透鏡陣列，其是通過將由硅化合物與硼化合物或鋁化合 物反應得到的樹脂進行成形而制成，其中該硅化合物由下式(I)表示<formula>formula see original document page 5</formula>
其中W和W各自獨立地表示垸基、環(huán)垸基、烯基、炔基或者芳 基，其中多個R^是相同或不同的并且多個I^是相同或不同的；X表示 羥基、垸氧基、垸基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基；n是4 250。
2.根據(jù)項1的微透鏡陣列，其中該硼化合物是由下式(II)表示的化
合物
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中Y1、 ￥2和YS各自獨立地表示氫或垸基。
3.根據(jù)項1的微透鏡陣列，其中該鋁化合物是由下式(III)表示的
化合物
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中Y4、 ^和￥6各自獨立地表示氫或垸基。
4.根據(jù)項1的微透鏡陣列，其中Ri和I^各自是甲基，并且X是羥基。5.根據(jù)項2的微透鏡陣列，其中該硼化合物是硼酸三異丙都
6.根據(jù)項3的微透鏡陣列，其中該鋁化合物是三異丙醇鋁。
7. —種光電設備，其包括安裝在其上的根據(jù)項1的微透鏡陣列。
8. —種LED陣列，其包括安裝在其上的根據(jù)項1的微透鏡陣列。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種微透鏡陣列，其即使當應用于具有增 加功率的LED和發(fā)射具有短波長的藍光的LED時，也具有優(yōu)異的耐熱 性和耐光性。
本發(fā)明的微透鏡陣列能夠適用于光電設備如液晶投影儀、攝像機、 取景器和便攜式電視。
具體實施例方式
本發(fā)明的微透鏡陣列通過將樹脂進行成形而制造，該樹脂通過使 至少一種由式(I)表示的硅化合物與至少一種硼化合物或至少一種鋁化 合物反應而獲得。從這種樹脂獲得的微透鏡陣列即使當應用于具有增 加功率的LED時也具有優(yōu)異的耐熱性，并且即使當應用于發(fā)射具有短 波長的藍光的LED時也具有優(yōu)異的耐光性而不會變色。
由式(I)表示的硅化合物是由下式表示的化合物
<formula>formula see original document page 6</formula>其中W和W各自獨立地表示垸基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳 基，其中多個RJ是相同或不同的并且多個W是相同或不同的；X表示
羥基、烷氧基、烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基；n是4 250。
在式(I)中，Ri和W各自獨立地表示垸基、環(huán)烷基、烯基、炔基或 者芳基?；诜磻浴⒎€(wěn)定性和收益性的觀點，這些基團各自的碳原 子數(shù)優(yōu)選為1~18，更優(yōu)選為1~12，甚至更優(yōu)選為1 6。其實例包括垸 基如甲基、乙基、丙基和異丙基；環(huán)烷基如環(huán)戊基和環(huán)己基；烯基如 乙烯基和烯丙基；炔基如乙炔基和丙炔基；芳基如苯基和甲苯基。尤 其優(yōu)選R1和R2各自獨立地是甲基。
在式(I)中，X表示羥基、烷氧基、垸基、環(huán)烷基、烯基、炔基或 者芳基?；诜磻?、穩(wěn)定性和收益性的觀點，這些不同于羥基的基 團各自的碳原子數(shù)優(yōu)選為1 18，更優(yōu)選為1~12，甚至更優(yōu)選為1 6。 其實例包括烷氧基如甲氧基和乙氧基；垸基如甲基、乙基、丙基和異 丙基；環(huán)烷基如環(huán)戊基和環(huán)己基；烯基如乙烯基和烯丙基；炔基如乙 炔基和丙炔基；芳基如苯基和甲苯基。尤其優(yōu)選X是羥基。
基于反應產物的耐熱性和柔韌性的觀點，在式(I)中，n為4~250 的數(shù)，優(yōu)選為4 200，更優(yōu)選為4~160。
由式(I)表示的硅化合物的實例包括在每個末端用硅垸醇基封端的 聚二甲基硅氧烷，在每個末端用硅烷醇基封端的聚二苯基硅氧烷，在 一個末端用硅烷醇基封端的聚二甲基硅氧烷，在一個末端用硅垸醇基 封端的聚二苯基硅氧烷，以及在每個末端用硅垸醇基封端的聚甲基苯 基硅氧烷。這類硅化合物可以單獨使用或者以其兩種以上的組合使用。 這些中優(yōu)選的是在每個末端用硅烷醇基封端的聚二甲基硅氧烷，其中 R'和I^各自是甲基并且X是羥基。
基于反應產物的耐熱性和柔韌性的觀點，由式(I)表示的硅化合物
7的數(shù)均分子量優(yōu)選為300~20,000，更優(yōu)選為300-15,000，甚至更優(yōu)選 為300 12，000。數(shù)均分子量能夠通過核磁共振(NMR)光譜或者凝膠滲 透色譜(GPC)測定。
在樹脂制備中，還可以使用一種以上與由式(I)表示的硅化合物不 同的硅化合物，只要這不減少本發(fā)明的效果即可。然而，基于耐熱性、 透明度和耐光性的觀點，使用的由式(I)表示的硅化合物的量優(yōu)選為待 經歷反應的混合物的30 99重量％，更優(yōu)選為50-99重量％，甚至更優(yōu) 選為60 99重量％。
硼化合物優(yōu)選是由式(II)表示的化合物
y3-0—B——0——Yl
i) (II)
I
其中Y1、 ￥2和YS各自獨立地表示氫或烷基。
式(II)中每個烷基的碳原子數(shù)優(yōu)選為1~12，更優(yōu)選為1~6,甚至更 優(yōu)選為1~3。烷基的實例包括甲基、乙基、丙基和異丙基。這些中優(yōu)選 的是異丙基。
由式(II)表示的化合物的實例包括硼酸、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯 和硼酸三異丙酯。這類化合物可以單獨使用或者以其兩種以上的組合 使用。這些中優(yōu)選的是硼酸三異丙酯。
基于耐熱性、透明度和耐光性的觀點，待反應的混合物中由式(I) 表示的硅化合物與硼化合物之間的重量比(硅化合物/硼化合物)優(yōu)選為 95/5至30/70，更優(yōu)選為95/5至50/50，甚至更優(yōu)選為95/5至60/40， 最優(yōu)選為95/5至70/30。鋁化合物優(yōu)選是由式(III)表示的化合物
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中Y4、 ys和￥6各自獨立地表示氫或烷基。
式(III)中每個烷基的碳原子數(shù)優(yōu)選為1~12，更優(yōu)選為1~6，甚至 更優(yōu)選為1~3。垸基的實例包括甲基、乙基、丙基和異丙基。這些中優(yōu) 選的是異丙基。
由式(in)表示的化合物的實例包括三甲醇鋁、三乙醇鋁、三異丙醇
鋁和三丁醇鋁。這類化合物可以單獨使用或者以其兩種以上的組合使 用。這些中優(yōu)選的是三異丙醇鋁。
在待反應的混合物中，由式(I)表示的硅化合物與鋁化合物之間的
重量比(硅化合物/鋁化合物)優(yōu)選為99/1至30/70。
由式(I)表示的硅化合物與硼化合物或鋁化合物的反應能夠例如在 沒有溶劑的情況下在0 10(TC的溫度下經攪拌而進行1~48小時。在鋁 化合物用于該反應的情況下，可以過濾所得到的反應混合物并從其中 除去揮發(fā)性物質。按照上述的方式，能夠獲得聚硼硅氧垸或者聚鋁硅 氧垸樹脂。
該樹脂在25'C測量時具有優(yōu)選100~20,000 mPa's的粘度，更優(yōu)選 1,000~10,000 mPa's的粘度。粘度值是在25。C的溫度和1個大氣壓的條 件下，用流變儀測量的。雖然這種樹脂隨后被用來制造微透鏡陣列，但是該樹脂可以預先 形成半固化狀態(tài)的膜。在這種情況下，可以使用這樣的方法，其中樹 脂被施用于聚(對苯二甲酸乙二醇酯)膜、玻璃板等等，然后通過優(yōu)選在
80 25(TC下、更優(yōu)選在100~ 20(TC下加熱而干燥優(yōu)選1分鐘~2小時、 更優(yōu)選5分鐘 1小時，從而獲得半固化的聚硼硅氧垸或者聚鋁硅氧烷 的膜。該干燥操作可以任選實施兩次以上。這種膜的厚度優(yōu)選為 50 5,000拜，更優(yōu)選為100~4，000 )iim。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，通過這樣的方法制造微透鏡陣列， 該方法優(yōu)選包括(a)制造形狀與微透鏡陣列相同的基材的步驟；(b)使 用該基材制造形狀與微透鏡陣列相反的成形模具的步驟；以及(c)使用
該成形模具將微透鏡陣列的形狀轉印至樹脂的步驟。
在步驟(a)中，該基材優(yōu)選為由硅、石英玻璃、銅合金、鐵合金、 鎳合金或者樹脂板或膜(例如聚酰亞胺或者聚(甲基丙烯酸甲酯))構成的 基材。還優(yōu)選通過切削、蝕刻、光輻照等等形成與目標微透鏡陣列相 同的形狀以制造該基材。優(yōu)選微透鏡具有直徑為0.7-50 nm和高度為 0.35~25 )im的近半球形狀。微透鏡陣列優(yōu)選包括這類以恒定間距排列 和/或以最緊密堆積排列布置的微透鏡。
在步驟(b)中，形狀與基材相反的成形模具能夠按照下列方式通過 用An、 Ag、 Al、 Cr、 Ni等電鑄來制造，該基材具有微透鏡陣列形狀。 該基材的表面通過電鍍而鍍有這類金屬，以形成厚度優(yōu)選為0.15~0.5 mm的沉積物，然后從該基材中除去該金屬沉積物以制造成形模具。
在步驟(c)中，優(yōu)選用成形模具將微透鏡陣列形狀轉印至樹脂。具 體地，可以使用這樣的方法，該方法包括將該樹脂的半固化膜轉印至 石英板，隨后在該膜上放置該成形模具，并在0.1 1.0MPa和100~180 'C下用真空層壓機壓制所得到的組件0.5~5分鐘。由此能夠將微透鏡陣 列形狀轉印至樹脂。
10而且，步驟(C)可以包括將該樹脂施用于襯底的步驟，將該樹脂壓 在形狀與微透鏡陣列相反的成形模具上的步驟，以及固化該樹脂的步 驟。
本發(fā)明的微透鏡陣列能夠適用于光電設備如液晶投影儀、攝像機、 取景器和便攜式電視。從而本發(fā)明提供了包括安裝在其上的微透鏡陣
列的光電設備或LED陣列。這種光電設備或LED陣列能夠通過如下操 作獲得合適地制造微透鏡陣列以使其與光電設備或LED陣列相對應， 以及在光電設備中使用微透鏡陣列或在LED陣列上放置微透鏡陣列。
實施例 實施例1
將4.22 g(22.4 mmol)的硼酸三異丙酯(由式(II)表示的化合物，其中 Y、ya和YS是異丙基)添加至10.0 g(33.3 mmol)在每個末端用硅烷醇基 封端的硅油(由式(I)表示的硅化合物，其中Ri和W是甲基，X是羥基， n是4;數(shù)均分子量為300)。在室溫下攪拌該混合物2小時，以獲得聚 硼硅氧烷(25。C的粘度為1,000 mPa力。其后，以使得在0.3米/分鐘的線 速度下產生100 pm厚度的量，用涂布機將聚硼硅氧垸施用于聚(對苯二 甲酸乙二醇酯)膜。于干燥爐中在IO(TC干燥涂層IO分鐘，以形成聚硼 硅氧垸膜。其后，將獲得的膜切成條，將這種條放入干燥爐中，并在 130'C經受另外的干燥10分鐘，以獲得半固化狀態(tài)的膜。
隨后，通過激光燒蝕加工基材(由聚酰亞胺制成)，以賦予其與微透 鏡陣列相同的形狀(每個微透鏡的形狀，半球形；直徑，lOpm;高度， 5pm;微透鏡已經排列為七列)。然后使該基材經受鎳電鑄，以制造形 狀與微透鏡陣列相反的電鑄鎳成形模具(尺寸，lcmX2cm;厚度，0.2 mm)。另一方面，將獲得的膜切成1 cmX2 cm的尺寸，并將這些膜片 轉印至厚度為0.5 mm的石英板。其后，將電鑄鎳成形模具放在該膜上。 在0.5 MPa和15(TC下用真空層壓機(真空層壓機V130，由日合摩頓(Nichigo-Morton)有限公司制造)壓制所得到的組件5分鐘，以將微透鏡 陣列的形狀(每個微透鏡的形狀，半球形；直徑，lOpm;高度，5pm;
微透鏡已經排列為七列)轉印至膜。由此將聚硼硅氧垸膜成形以獲得微 透鏡陣列。
將獲得的微透鏡陣列放置在LED陣列的上側上，該LED陣列包 括排列為七列的LED(L5 W高功率LED; SL-V-B40AC (藍色)，由旭明 (SemiLEDs)公司制造；正向電流，500 mA;正向電壓，3.4 V)，以獲得 其上安裝有微透鏡陣列的LED陣列。隨后，使該LED陣列在12(TC的 條件下經歷連續(xù)耐熱性/耐光性試驗。亮度被用作評價標準。用Bm-9 (由 拓普康(Topcon Technohouse)公司制造)測量亮度。將1,000小時后測量 的亮度與試驗開始時測量的亮度相比。結果，發(fā)現(xiàn)亮度降低約3.5%。
實施例2
將6.97 g(34.1 mmol)的三異丙醇鋁(由式(III)表示的化合物，其中 Y4、 ￥5和￥6是異丙基)添加至129 g(129 mmol)在每個末端用硅垸醇基 封端的硅油(由式(I)表示的硅化合物，其中Ri和W是甲基，X是羥基， n是13;數(shù)均分子量為1,000)。將該混合物在室溫下攪拌2小時以獲得 白色懸浮液。將該懸浮液過濾，并用旋轉蒸發(fā)器除去揮發(fā)性物質以獲 得聚鋁硅氧烷(25i:的粘度為1,350 mPa，s)。隨后，按照與實施例1中相 同的方式，使用聚鋁硅氧垸獲得半固化狀態(tài)的膜。其后，按照與實施 例1中相同的方式，制造微透鏡陣列并獲得其上安裝有微透鏡陣列的 LED陣列。隨后，使該LED陣列在12(TC的條件下經歷連續(xù)耐熱性/ 耐光性試驗。將l，OOO小時后測量的亮度與試驗開始時測量的亮度相 比。結果，發(fā)現(xiàn)亮度降低2.5%。
比較例1
使用透明的環(huán)氧樹脂NT-8050 (由日東電工(Nitto Denko)公司制造) 作為樹脂，以按照與實施例1中相同的方式制造微透鏡陣列。按照與 實施例1相同的方法獲得其上安裝有微透鏡陣列的LED陣列。隨后，使該LED在12(TC的條件下經歷連續(xù)耐熱性/耐光性試驗。1,000小時 后，檢査微透鏡陣列的狀態(tài)。結果，發(fā)現(xiàn)微透鏡陣列已經發(fā)黃。觀察 到亮度從試驗開始的初始值降低30%以上。
雖然已經詳細地并參考其具體實施方式
描述了本發(fā)明，但對本領 域的技術人員而言顯而易見，在不脫離其范圍的條件下，可以對其進 行各種變化和修改。
本申請基于2008年8月27日提交的日本專利申請No. 2008-217518，其全部內容通過引用并入本文中。
權利要求
1.一種微透鏡陣列，其是通過將由硅化合物與硼化合物或鋁化合物反應得到的樹脂進行成形而制成，其中該硅化合物由下式(I)表示其中R1和R2各自獨立地表示烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基，其中多個R1是相同或不同的并且多個R2是相同或不同的；X表示羥基、烷氧基、烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基；n是4～250。
2. 根據(jù)權利要求1的微透鏡陣列，其中該硼化合物是由下式(II)表示的化合物<formula>formula see original document page 2</formula>其中Y1、 ￥2和￥3各自獨立地表示氫或烷基。
3. 根據(jù)權利要求1的微透鏡陣列，其中該鋁化合物是由下式(III)表示的化合物<formula>formula see original document page 2</formula>其中Y4、 丫5和丫6各自獨立地表示氫或垸基。
4. 根據(jù)權利要求1的微透鏡陣列，其中W和W各自是甲基，并且x是羥基。
5. 根據(jù)權利要求2的微透鏡陣列，其中該硼化合物是硼酸三異丙酯。
6. 根據(jù)權利要求3的微透鏡陣列，其中該鋁化合物是三異丙醇鋁。
7. —種光電設備，其包括安裝在其上的根據(jù)權利要求1的微透鏡陣列。
8. —種LED陣列，其包括安裝在其上的根據(jù)權利要求1的微透鏡陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微透鏡陣列，其是通過將由硅化合物與硼化合物或鋁化合物反應而獲得的樹脂進行成形而制成，其中該硅化合物由下式(I)表示，其中R¹和R²各自獨立地表示烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基，其中多個R¹是相同或不同的并且多個R²是相同或不同的；X表示羥基、烷氧基、烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或者芳基；n是4～250。即使當應用于具有增加功率的LED和發(fā)射具有短波長的藍光的LED時，該微透鏡陣列也具有優(yōu)異的耐熱性和耐光性。
文檔編號G02B3/00GK101661119SQ20091016835
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權日2008年8月27日
發(fā)明者末廣一郎, 片山博之, 薄井英之, 赤沢光治 申請人:日東電工株式會社