CN104126331A - 光学器件面封装用组合物、光学器件面封装用片、显示器及显示器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种可制造如下显示器的光学器件面封装用组合物以及翘曲少的显示器及其制造方法,上述显示器即使构成使用了光学器件的显示器的基板间的线膨胀系数之差大,翘曲也少。本发明的光学器件面封装用组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学器件面封装用组合物、光学器件面封装用片、显示器以及显示器的制造方法。
背景技术
使用了光学器件的显示器、特别是使用了有机EL元件的有机EL显示器由于视角广、响应速度快、耗电低等优点,因此作为平板显示器而备受期待。构成有机EL显示器的有机EL元件具有其中一方为透明的2片电极、及夹入至其间的有机发光介质层,从两电极注入电流,由此有机发光介质层发光。
光学器件、特别是有机EL元件中的有机发光介质层会由于水分等而劣化,因此正在研究以下方法:对有机EL元件进行面封装,使水分等不接触有机EL元件(专利文献1)。即,正在研究具有一对基板、及配置于其间且对有机EL元件进行面封装的面封装材的有机EL显示器。对有机EL元件进行面封装的构件(面封装材)通常可为含有环氧树脂等热固化性树脂的组合物的固化物,上述环氧树脂等热固化性树脂可在不易使有机EL元件劣化的条件下固化。
特别是有机EL元件的总厚度(2片电极与夹于其间的有机发光介质层的总厚度)为几百nm左右的薄膜。因此,有机EL显示器的厚度实质上是由基板的厚度、与对有机EL元件进行面封装的面封装材的厚度之和大致决定。因此,期待将有机EL元件应用于期待薄型、轻量化的移动电话等的小型、薄型的显示器、背光构件,以及以具有挠性的塑料为基板的柔性显示器等中。
然而,若为了使显示器薄型化而使基板变薄,则有以下问题:由于在对光学器件、特别是有机EL元件进行面封装的工序等中赋予的热等,导致显示器产生翘曲。因此,为了防止显示器的翘曲,提出了在显示器的基板上介由粘接层而设置防翘曲层、防卷曲层(参照专利文献2及专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-070221号公报
专利文献2:日本特开2003-317937号公报
专利文献3:日本特开2009-81123号公报
发明内容
发明所要解决的课题
另外,使用了光学器件的显示器、特别是有机EL显示器虽然具有一对基板(例如电路基板与显示基板)、及配置于其间的对有机EL元件进行面封装的面封装材,但有时电路基板的线膨胀系数与显示基板的线膨胀系数之差大。在制造这样的显示器时,若在使面封装用组合物热固化的工序等中基板间的膨胀、收缩产生差异,则有时所得的显示器产生翘曲、应变。
本发明的目的在于提供一种可制造有机EL显示器等的光学器件面封装用组合物以及翘曲少的显示器及其制造方法,上述有机EL显示器等即使构成使用了光学器件的显示器的一对基板(例如电路基板与显示基板)间的线膨胀系数之差大,翘曲也少。
用于解决课题的方法
本发明的第一方面涉及以下所示的光学器件面封装用组合物。
[1]一种光学器件面封装用组合物,其是以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
[2]如[1]所记载的光学器件面封装用组合物,其含有(A)在一分子以内具有2个以上环氧基的挠性环氧树脂以及(B)固化促进剂。
[3]如[2]所记载的光学器件面封装用组合物,其中,上述(A)成分为选自由脂肪族系环氧树脂、硫醇系环氧树脂、丁二烯系环氧树脂、多元醇改性环氧树脂、ε-己内酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基甲酸酯改性环氧树脂、胺改性环氧树脂所组成的组中的至少一种树脂。
[4]如[2]或[3]所记载的光学器件面封装用组合物,其中,上述(A)成分为具有硬链段及软链段的环氧树脂,上述硬链段含有芴结构或双酚结构,上述软链段含有来源于选自由碳原子数2~20的烷撑二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所组成的组中的化合物的结构或碳原子数2~20的亚烷基。
[5]如[2]至[4]中任一项所记载的光学器件面封装用组合物,其中,相对于上述组合物总体100重量份,含有10重量份~70重量份的上述(A)成分。
[6]如[1]所记载的光学器件面封装用组合物,其含有热塑性弹性体。
[7]如[1]至[6]中任一项所记载的光学器件面封装用组合物,其用于有机EL元件的面封装。
[8]一种光学器件面封装用片,其含有包含[1]至[6]中任一项所记载的组合物的层。
[9]如[8]所记载的光学器件面封装用片,其用于有机EL元件的面封装。
本发明的第二方面涉及以下示出的显示器或上述显示器的制造方法。
[10]一种显示器,其依次含有基板(H)、80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa的面封装材以及基板(L),且光学器件配置于上述基板(H)或上述基板(L);上述基板(L)的线膨胀系数小于上述基板(H)的线膨胀系数,并且上述基板(H)的线膨胀系数与上述基板(L)的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
[11]如[10]所记载的显示器,其中,上述基板(H)的线膨胀系数为20×10-6cm/cm/℃~200×10-6cm/cm/℃。
[12]如[10]或[11]所记载的显示器,其中,上述基板(H)为含有铝的金属板,或者含有选自由酯(共)聚合物、环状烯烃(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物及聚碳酸酯所组成的组中的一种以上的树脂板。
[13]如[10]至[12]中任一项所记载的显示器,其中,上述基板(L)的线膨胀系数为1×10-6cm/cm/℃~100×10-6cm/cm/℃。
[14]如[10]至[13]中任一项所记载的显示器,其中,上述基板(L)为含有玻璃或硅的无机基板,或者含有选自由酯(共)聚合物、聚酰亚胺、聚碳酸酯及聚酰胺所组成的组中的一种以上的树脂板。
[15]如[10]至[14]中任一项所记载的显示器,其中,上述光学器件为有机EL元件。
[16]一种显示器的制造方法,其包括以下工序:获得叠层体的工序,上述叠层体依次具有配置有光学器件的一片基板、叠层于上述光学器件上的包含[1]至[7]中任一项所记载的光学器件面封装用组合物的层、及其它基板;以及将上述叠层体在50℃~110℃加热的工序。
[17]如[16]所记载的显示器的制造方法,其中,上述其它基板的线膨胀系数小于上述一片基板的线膨胀系数,并且上述一片基板的线膨胀系数与上述其它基板的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
[18]如[16]或[17]所记载的显示器的制造方法,其中,上述光学器件为有机EL元件。
发明的效果
对于本发明的光学器件面封装用组合物而言,即使构成使用了光学器件的显示器(例如使用了有机EL元件的有机EL显示器)的一对基板(例如显示基板与电路基板)的线膨胀系数之差为一定以上,也可抑制将该组合物加热而对有机EL元件等光学器件进行封装时所产生的显示器的翘曲。
附图说明
图1为表示本发明的光学器件面封装用组合物的一例的截面图。
图2为表示本发明的有机EL显示器的一例的截面图。
图3A为表示有机EL显示器的制造工艺中的热固化前的叠层体的图。
图3B为表示将图3A的叠层体加热而使包含面封装用组合物的层热固化的状态的图。
图3C为将图3B中经加热的现有的叠层体冷却的状态的图。
具体实施方式
1.光学器件面封装用组合物
本发明的光学器件面封装用组合物优选可为用于有机EL元件的面封装的组合物(有机EL元件用面封装组合物)。对于本发明的光学器件面封装用组合物而言,将该组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
本发明的第一实施方式的光学器件面封装用组合物根据需要可含有(A)挠性环氧树脂及(B)固化促进剂。含有这些成分的光学器件面封装用组合物可进一步含有(C)高分子量的环氧树脂、(D)低分子量的环氧树脂、(E)具有环氧基或可与环氧基反应的官能团的硅烷偶联剂、(F)溶剂及(G)其它成分。
另外,本发明的第二实施方式的光学器件面封装用组合物根据需要可含有热塑性弹性体。含有热塑性弹性体的第二实施方式的光学器件面封装用组合物也可不含有热塑性弹性体以外的成分,根据需要也可进一步含有上述(A)成分~(G)成分的任一种或全部。
另外,本发明的光学器件面封装用组合物的形状并无限定,可为液状也可为片状。在本发明的光学器件面封装用组合物为片状的情况下,也可为叠层体。叠层体例如也可为含有上述(A)及(B)的层、不含上述(A)、(B)的层的叠层体。另外,在上述组合物含有热塑性弹性体的情况下,也可为包含热塑性弹性体的层、与配置于该层的单面或两面上且不含热塑性弹性体而含有环氧树脂的层的叠层体。
本发明的光学器件面封装用组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。若储存弹性模量G’(80)大于上述范围,则在使用线膨胀系数有一定以上的差的一对基板(例如电路基板与显示基板)及光学器件面封装用组合物来制造显示器的情况下,可能该组合物的固化物或热压接物无法缓和由2片基板的膨胀、收缩的差而产生的应力,因此显示器有可能大幅度地翘曲。另一方面,若储存弹性模量G’(80)小于上述范围,则可能面封装用组合物的流动性变得过高,对有机EL元件等光学器件进行面封装时的操作性降低。另外,可能难以防止可能使面封装材的封装性能、特别是有机EL元件等光学器件劣化的水分等的渗入,或显示器的可靠性降低。所谓面封装材,在光学器件面封装用组合物具有热固化性的情况(例如为第一实施方式的光学器件面封装用组合物的情况)下,是指上述组合物的固化物;在上述组合物不具有热固化性的情况(例如为第二实施方式的光学器件面封装用组合物的情况)下,是指上述组合物本身。
在本发明的光学器件面封装用组合物含有后述(A)成分等而具有热固化性的情况(例如为第一实施方式的光学器件面封装用组合物的情况)下,通过以5℃/min.从40℃升温至80℃后在80℃保持30分钟,热固化而成为固化物。即,所谓“本发明的光学器件面封装用组合物的以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103~2.0×106”,在本发明的组合物为热固化性的组合物的情况下,是指将上述组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟所得的固化物的80℃时测定的储存弹性模量为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
另一方面,在本发明的光学器件面封装用组合物含有后述热塑性弹性体而不具有热固化性的情况(例如为第二实施方式的光学器件面封装用组合物的情况)下,即使以5℃/min.从40℃升温至80℃后在80℃保持30分钟,也不热固化。因此,是指含有后述热塑性弹性体的组合物本身在80℃测定的储存弹性模量为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
作为将80℃时的储存弹性模量G’(80)设定为上述范围的方法,例如对于第一实施方式的光学器件面封装用组合物,有调整(A)挠性环氧树脂的种类及其含量(相对于组合物的全部成分的含量)的方法。通过增加上述成分(A)的比率,可降低储存弹性模量G’(80)。
另外,对于第二实施方式的光学器件面封装用组合物,通过选择热塑性弹性体的种类,可调整本发明的组合物的储存弹性模量G’(80)。
第一实施方式的光学器件面封装用组合物
第一实施方式的光学器件面封装用组合物可含有(A)挠性环氧树脂及(B)固化促进剂。
(A)挠性环氧树脂
本发明的光学器件面封装用组合物,为了调整上述储存弹性模量G’(80),也可含有挠性环氧树脂。所谓挠性环氧树脂,是指兼具橡胶弹性与强度的环氧树脂。挠性环氧树脂优选为分子中具有2个以上环氧基的环氧树脂,更优选为分子中具有2个环氧基的二官能环氧树脂。另外,在后述显示器的制造方法中,就制造翘曲少的显示器的观点而言,优选为在对光学器件面封装用组合物(在用于制造有机EL显示器的情况下,也称为有机EL元件面封装用组合物)进行加热的温度范围内具有挠性的环氧树脂。
所谓挠性环氧树脂,具体而言可如以下那样定义。
1)将挠性环氧树脂70重量份、酸酐(例如Rikacid MH700G(主成分:甲基六氢邻苯二甲酸酐,新日本理化(株)制))30重量份、固化促进剂(例如IBMI12(1-异丁基-2-甲基咪唑,三菱化学社制))1重量份、固化促进剂(例如2E4MZ(1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑,四国化成制))1重量份混合,制备挠性环氧树脂组合物的清漆。
2)另一方面,制作玻璃板/脱模膜/隔片(spacer)(500μ厚)/脱模膜/玻璃板隔片的叠层体,以形成1.5厘米×1.5厘米的正方形的凹部的方式将上述叠层体的中央部挖穿,制作固化用的器具。
3)继而,在上述器具的凹部中封入上述清漆,利用玻璃板的本身重量将厚度调整为500μm,在80℃加热1小时~3小时使上述清漆固化,直至对脱模膜的粘性消失为止。
4)可将所得的挠性环氧树脂组合物的固化物的利用后述“(3)储存弹性模量方法”中记载的方法测定的80℃时的储存弹性模量G’E(80)成为1.0×103Pa~2.0×106Pa的范围内的环氧树脂用作“挠性环氧树脂”。
本发明的挠性环氧树脂可为α)脂肪族系环氧树脂、丁二烯系环氧树脂、硫醇系环氧树脂等环氧树脂;或β)多元醇改性环氧树脂、ε-己内酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基甲酸酯改性环氧树脂、胺改性环氧树脂等改性环氧树脂。
α)环氧树脂
作为脂肪族系环氧树脂,并无特别限定,例如可列举1,6-己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚等二缩水甘油醚等通常制造、销售的二官能环氧树脂。作为硫醇系环氧树脂,例如可以举出二硫醚改性环氧树脂等。丁二烯系环氧树脂的例子中包含聚丁二烯改性环氧树脂。
β)改性环氧树脂
改性环氧树脂优选为使双酚或双酚芴与表氯醇反应所得的环氧树脂的改性物;或者使双酚或双酚芴的改性物与表氯醇反应所得的环氧树脂。
作为多元醇改性环氧树脂,可列举双酚A双(三乙二醇缩水甘油醚)醚、双酚A双(丙二醇缩水甘油醚)醚等。
作为ε-己内酯改性环氧树脂,可列举ε-己内酯改性的双酚A型环氧树脂、ε-己内酯改性的(3,4-3’,4’环氧环己基)甲基己烷羧酸酯等ε-己内酯改性二官能环氧树脂。
橡胶改性环氧树脂的例子中,可列举利用丁二烯-丙烯腈共聚物将双酚A的利用表氯醇所得的二缩水甘油醚化物进行羧基化所得的改性物等。橡胶改性环氧树脂的市售品的例子中包含EPOX-MK SR35K、EPOX-MK SR3542等。
二聚酸改性环氧树脂的例子中包含新日铁住金化学制YD-171及YD-172等。
氨基甲酸酯改性环氧树脂的例子中包含氨基甲酸酯交联双酚型环氧树脂等,上述氨基甲酸酯交联双酚型环氧树脂具有2分子以上的双酚型环氧树脂(双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂等)以氨基甲酸酯聚合物交联而成的结构。氨基甲酸酯改性环氧树脂的市售品的例子中,包含(株)ADEKA的EPU-78-13S(氨基甲酸酯交联双酚型环氧树脂)等。
其中,若考虑到橡胶弹性、强度,则优选为多元醇改性环氧树脂、脂肪族系环氧树脂。这些挠性环氧树脂可使用一种或并用两种以上。
其中,为了获得具有充分的透湿性、透明性,并且满足上述储存弹性模量的固化物,挠性环氧树脂优选具有硬链段及软链段,上述硬链段含有芴结构或双酚结构,上述软链段含有来源于选自由碳原子数2~20(优选为碳原子数2~5)的烷撑二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所组成的组中的化合物的结构或碳原子数2~20(优选为碳原子数2~5)的亚烷基。
碳原子数2~20的烷撑二醇的例子中,除了乙二醇、丙二醇等以外,也包括含有将乙二醇单元作为重复单元的HO-(CH2CH2-O)m-H(m为1~10的整数)、含有将丙二醇单元作为重复单元的HO-(CH2CH(CH3)-O)n-H(n为1~6的整数)等。丁二烯-丙烯酸系共聚物的例子中包含丙烯腈丁二烯共聚物等。碳原子数2~20的亚烷基的例子中包含亚戊基等。
硬链段为含有芴结构或双酚结构的链段。软链段为在挠性环氧树脂的一分子内2个硬链段之间所夹的链段、或硬链段与环氧基之间所夹的链段。
例如,在下述式所表示的环氧树脂中,硬链段为双酚结构(-C6H4-C(CH3)2-C6H4-);软链段可为在硬链段与环氧基之间所夹的(-OCH2CH(CH3)-O-)nd1、(-OCH2CH(CH3)-O-)nd2(nd1、nd2各自独立为1~6的整数)。
在将组合物总体设定为100重量份的情况下,(A)挠性环氧树脂的含量优选为含有10重量份~70重量份,更优选为含有20重量份~50重量份。若在上述范围内,则容易抑制使用本发明的组合物制作显示器的情况下的翘曲。另外,在本发明的组合物中添加后述(C)高分子量的环氧树脂而成型为片状等的情况下,容易保持片状。另外,在将该片状的组合物成型于脱模膜上的情况下,容易保持该片状的组合物的形状,并且容易自脱模膜分离。
(B)固化促进剂
在本发明的光学器件面封装用组合物含有上述(A)成分的情况下,优选为含有(B)固化促进剂。固化促进剂具有引发环氧树脂的固化并促进固化的功能。
固化促进剂的例子中包含咪唑化合物、胺化合物。咪唑化合物的例子中包含2-乙基-4-甲基咪唑等;胺化合物的例子中包含三-二甲基氨基甲基苯酚等。(B)固化促进剂也可为路易斯碱化合物。
固化促进剂的分子量优选为70~800,更优选为80~500,进一步优选为90~250。若(B)固化促进剂的分子量小于70,则挥发性变高,可能在将光学器件面封装用组合物热压接的期间,在光学器件面封装用组合物内产生气泡。另一方面,若分子量超过800,则在将光学器件面封装用组合物热压接时,可能使光学器件面封装用组合物的流动性降低,进而有时光学器件面封装用组合物内的固化促进剂的扩散性降低,无法获得充分的固化性。
在本发明的组合物含有环氧树脂的情况下,相对于所含的环氧树脂合计100质量份,(B)固化促进剂的含量优选为0.01质量份~10质量份。
(C)高分子量的环氧树脂
所谓本发明中的(C)高分子量的环氧树脂,是指上述(A)挠性环氧树脂以外的环氧树脂,在本发明的组合物含有(A)成分的情况下,有时为了将组合物制成为片状而添加该(C)高分子量的环氧树脂。
(C)成分为重均分子量为2×103~1×105的环氧树脂,重均分子量优选为3×103~8×104,更优选为4×103~6×104。上述重均分子量可通过以聚苯乙烯作为标准物质的凝胶渗透层析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)在下述条件下测定。
装置:SHODEX制,GPC-101
展开溶剂:四氢呋喃
标准聚苯乙烯:VARIAN制PS-1(分子量为580~7,500,000),VARIAN制PS-2(分子量为580~377,400)
通过将(C)成分配合于组合物中,在将本发明的组合物成型为片状等的情况下,形状稳定性提高。另外,具有上述重均分子量的环氧树脂,其储存弹性模量的温度依赖性较低。因此,通过配合规定量以上的具有重均分子量的(C)高分子量的环氧树脂,可获得由温度所致的储存弹性模量G’变化少的组合物。
若考虑到组合物的固化物的交联密度等,则(C)高分子量的环氧树脂的环氧当量优选为设定为500g/eq~1×104g/eq,更优选为设定为600g/eq~9000g/eq。
作为(C)高分子量的环氧树脂的优选例,从可实现低的透湿度等考虑,可列举主链含有双酚骨架的树脂。更优选为含有双酚及表氯醇作为单体成分的树脂,进一步优选为其低聚物。
可使(C)高分子量的环氧树脂的单体成分全部为双酚及表氯醇;也可使单体成分的一部分为双酚及表氯醇以外的化合物(共聚单体成分)。上述共聚单体成分的例子中包含二元以上的多元醇(例如二元酚、二醇等)。通过使单体成分的一部分为双酚及表氯醇以外的化合物(共聚单体成分),可将分子量控制为所期望的值。
高分子量的环氧树脂的优选例中,包括含有下述通式(1)所表示的重复结构单元的树脂。
[通式(1)中,X表示单键、亚甲基、异亚丙基、-S-或-SO2-。通式(1)中,X为亚甲基的结构单元为双酚F型的结构单元;X为异亚丙基的结构单元为双酚A型的结构单元。n为通式(1)所表示的结构单元的重复数,为2以上的整数。]
在通式(1)中,P为取代基R1的取代数,为0~4的整数。就耐热性、低透湿性的观点而言,P优选为0。R1各自独立为碳原子数为1~5的烷基,优选为甲基。
本发明中,特别优选为在一分子中含有上述通式(1)中的X为亚甲基的双酚F型的重复结构单元、及上述通式(1)中的X为异亚丙基的双酚A型的重复结构单元的低聚物。通过低聚物含有双酚A型的重复结构单元,可使高分子量环氧树脂组合物的粘度高。另一方面,通过低聚物含有双酚F型的重复结构单元,从而立体位阻变小。由此,多个亚苯基容易取向,可使光学器件面封装用组合物的固化物的透湿度低。
相对于上述低聚物一分子中所含的双酚A型的重复结构单元的个数(A)及双酚F型的重复结构单元的个数(F)的总数,一分子中所含的双酚F型的重复结构单元的个数(F)的比例:{(F/A+F)×100}优选为50%以上,更优选为55%以上。通过大量含有双酚F型的重复结构单元,可使光学器件面封装用组合物的固化物的透湿度充分低。
相对于(B)固化促进剂、后述(D)低分子量的环氧树脂、(A)挠性环氧树脂及后述(E)硅烷偶联剂的合计100质量份,(C)高分子量的环氧树脂的含量优选为100质量份~2000质量份,更优选为210质量份~2000质量份,进一步优选为250质量份~1200质量份。通过将(C)高分子量的环氧树脂的含有比率设定为上述范围,在将本发明的组合物制成为片状的情况下,容易保持片状。另外,若(C)高分子量的环氧树脂的含有比率过高,则对有机EL元件等光学器件进行封装时的组合物的流动性变低,因此可能在与有机EL元件等光学器件之间形成间隙。
另外,在光学器件面封装用组合物含有后述(D)低分子量的环氧树脂、(A)挠性环氧树脂的情况下,相对于(D)低分子量的环氧树脂与(A)挠性环氧树脂的合计100质量份,(C)高分子量的环氧树脂的含量优选为50质量份~1200质量份,更优选为80质量份~1000质量份。通过相对于(D)低分子量的环氧树脂与(A)挠性环氧树脂的合计量而将(C)高分子量的环氧树脂的含有比率设定为上述范围,从而可以在不使对有机EL元件进行面封装时的流动性降低的情况下,提高光学器件面封装用组合物的形状稳定性,形成低透湿度的固化物。另外,在加工成片状的情况下,通过相对于(D)低分子量的环氧树脂与(A)挠性环氧树脂的合计量而将(C)高分子量的环氧树脂的含有比率设定为100质量份~800质量份,从而容易维持片状。
(D)低分子量的环氧树脂
本发明的光学器件面封装用组合物也可含有(D)低分子量的环氧树脂。所谓(D)低分子量的环氧树脂,是指上述(A)挠性环氧树脂以外的环氧树脂且重均分子量为100~1200的环氧树脂,优选为重均分子量为200~1100。重均分子量是与上述同样地测定。通过将重均分子量为上述范围的(C)环氧树脂配合于光学器件面封装用组合物中,可提高利用光学器件面封装用组合物对有机EL元件等光学器件进行封装时的光学器件面封装用组合物的流动性,可提高对有机EL元件等光学器件的密合性。
(D)低分子量的环氧树脂的环氧当量优选为80g/eq~300g/eq,更优选为100g/eq~200g/eq。通过将环氧当量为上述范围内的低分子量的环氧树脂配合于光学器件面封装用组合物中,可提高光学器件面封装用组合物中的氢键量,也可将80℃时的储存弹性模量设定为规定范围。
(D)低分子量的环氧树脂优选为酚型的环氧树脂,更优选为二元以上的酚型环氧化合物、或含有酚衍生物及表氯醇作为单体成分的低聚物。
二元以上的酚型环氧化合物的例子中,包含双酚型环氧化合物、苯酚酚醛清漆型环氧化合物、甲酚酚醛清漆型环氧化合物等。双酚型环氧化合物的例子中,包含通式(2)所表示的化合物。下述通式(2)中的X、R1及P与通式(1)中的X、R1及P同样。
含有酚衍生物及表氯醇作为单体成分的低聚物的酚衍生物的例子中,包含双酚、氢化双酚、苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆等。
(D)低分子量的环氧树脂的优选例中,包含双酚型环氧化合物、或含有双酚及表氯醇作为单体成分的低聚物,更优选为上述通式(1)中重复数n为2~4的低聚物。这样的低聚物与高分子量的环氧树脂的亲和性高。
另外,(D)低分子量的环氧树脂所含的重复结构单元可与(C)高分子量的环氧树脂所含的重复结构单元相同,也可不同。
相对于(C)高分子量的环氧树脂、(B)固化促进剂及后述(E)硅烷偶联剂的合计100质量份,(D)低分子量的环氧树脂的含量优选为1质量份~100质量份,更优选为5质量份~50质量份。通过将(D)低分子量的环氧树脂的含有比率设定为上述范围,可使利用光学器件面封装用组合物对有机EL元件等光学器件进行封装期间的组合物的流动性充分,进而在光学器件面封装用组合物为热固化性的情况下,可提高热固化性。
(E)具有环氧基或可与环氧基反应的官能团的硅烷偶联剂
本发明的光学器件面封装用组合物中,可含有1)具有环氧基的硅烷偶联剂、或2)具有可与环氧基反应的官能团的硅烷偶联剂。所谓与环氧基反应,是指与环氧基进行加成反应等。含有硅烷偶联剂的光学器件面封装用组合物例如在用于有机EL用的光学器件面封装片的情况下,与基板的密合性提高。另外,具有环氧基、或具有可与环氧基反应的官能团的硅烷偶联剂在光学器件面封装用组合物中存在环氧树脂的情况下,与上述树脂反应。因此,上述硅烷偶联剂在光学器件面封装用组合物的固化物中不残留低分子量成分方面也优选。
1)具有环氧基的硅烷偶联剂为具有缩水甘油基等环氧基的硅烷偶联剂,其例子中包含γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
2)可与环氧基反应的官能团中,除了包含伯氨基、伯氨基等氨基以及羧基等以外,也包含可转变为可与环氧基反应的官能团的基团(例如甲基丙烯酰基、异氰酸酯基等)。具有这样的可与环氧基反应的官能团的硅烷偶联剂的例子中包含N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-(4-甲基哌嗪基)丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等。
另外,也可与上述硅烷偶联剂一起使用其它硅烷偶联剂。其它硅烷偶联剂的例子中包含乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等。这些硅烷偶联剂可单独使用一种,也可组合两种以上使用。
硅烷偶联剂的分子量优选为80~800。若硅烷偶联剂的分子量超过800,则有时利用光学器件面封装用组合物对有机EL元件等光学器件进行封装时的流动性不充分,密合性降低。
相对于光学器件面封装用组合物100质量份,硅烷偶联剂的含量优选为0.0001质量份~30质量份,更优选为0.0005质量份~20质量份,进一步优选为0.0008质量份~10质量份。
(F)溶剂
本发明的光学器件面封装用组合物就将上述(A)成分~(E)成分等均匀混合的方面等而言,也可含有溶剂。溶剂尤其具有使高分子量的环氧树脂均匀地分散或溶解的功能。溶剂可为各种有机溶剂,包含:甲苯、二甲苯等芳香族溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮系溶剂;醚、二丁醚、四氢呋喃、二烷、乙二醇单烷基醚、乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚等醚类;N-甲基吡咯烷酮、二甲基咪唑啉酮、二甲基甲醛等非质子性极性溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类等。特别是就容易溶解高分子量的环氧树脂的方面而言,更优选为甲基乙基酮等酮系溶剂(具有酮基的溶剂)。
(G)其它任意成分
本发明的光学器件面封装用组合物可在不损害发明效果的范围内,进一步含有其它树脂成分、填充剂、改性剂、稳定剂等任意成分。其它树脂成分的例子中,包含聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚氨基甲酸酯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚醚、聚酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、石油树脂、二甲苯树脂、酮树脂、纤维素树脂、氟系低聚物、硅系低聚物、多硫化物系低聚物。可以含有它们的单独一种或多种的组合。
填充剂的例子中包含玻璃珠、苯乙烯系聚合物粒子、甲基丙烯酸酯系聚合物粒子、乙烯系聚合物粒子、丙烯系聚合物粒子。填充剂也可为多种的组合。
改性剂的例子中包含聚合引发助剂、抗老化剂、流平剂、润湿性改良剂、表面活性剂、增塑剂等。它们也可组合使用多种。稳定剂的例子中包含紫外线吸收剂、防腐剂、抗菌剂。改性剂也可为多种的组合。
另一方面,本发明的光学器件面封装用组合物就抑制水分对被封装材的影响的方面而言,水分含量优选为0.1%以下,更优选为0.06%以下。
第二实施方式的光学器件面封装用组合物
本发明的第二实施方式的光学器件面封装用组合物中可含有的热塑性弹性体的例子中,包含聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体、聚氨基甲酸酯系弹性体及聚酯系弹性体等。其中,就容易调整粘着性、柔软性的方面而言,优选为聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体。
聚苯乙烯系弹性体中,包含苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、其它苯乙烯-二烯系嵌段共聚物及其氢化物(氢化苯乙烯-丁二烯橡胶(HSBR)等)等。苯乙烯系弹性体中,包含JSR(株)制Dynaron(注册商标)等。
聚烯烃系弹性体中,包含显示出结晶性的聚烯烃嵌段与显示出非晶性的单体共聚物嵌段的嵌段共聚物。其具体例中包含烯烃-乙烯-丁烯-烯烃共聚物、聚丙烯-聚环氧乙烷-聚丙烯嵌段共聚物、聚丙烯-聚烯烃-聚丙烯嵌段共聚物。市售的聚烯烃系弹性体中包含三井化学(株)制Notio(注册商标)等。
相对于组合物总体,第二实施方式的光学器件面封装用组合物中的热塑性弹性体的含量优选为10质量%以上,更优选为30质量%以上。
光学器件面封装用组合物的固化性
在本发明的光学器件面封装用组合物为热固化性的情况(例如为第一实施方式的光学器件面封装用组合物的情况)下,光学器件面封装用组合物的固化速度优选为高至某种程度。其原因在于可提高与被热压接材粘接时的操作性。所谓可迅速地固化,例如是指在加热条件下(80℃~100℃),在120分钟以内固化。
关于光学器件面封装用组合物是否固化,只要使光学器件面封装用组合物在热板上热固化,并手指接触确认是否凝胶化来判断即可。另外,光学器件面封装用组合物是否固化也可根据环氧基的转化率来求出。环氧基的转化率可通过分别测定固化反应前与固化反应后的光学器件面封装用组合物的IR光谱,并根据该IR光谱的环氧基的减少率来求出。光学器件面封装用组合物的固化性可通过调节固化促进剂的含量来控制。
光学器件面封装用组合物的制造方法
本发明的光学器件面封装用组合物只要不损害本发明的效果,则可利用任意方法来制造。例如,包含第一实施方式的光学器件面封装用组合物的片可利用包括以下工序的方法来制造:1)准备(A)成分~(E)成分的工序;2)使(A)成分~(E)成分溶解于(F)成分中并在30℃以下混合的工序;3)将该混合物以片状涂布于基板上的工序;以及4)将涂布成片状的混合物干燥的工序。
2)的工序中,可将(A)成分~(E)成分一次性混合,也可在(F)成分中溶解及混合(A)成分后,添加其它成分并混合。混合包括:将这些成分装入至烧瓶中并进行搅拌的方法、或利用三辊研磨机进行混炼的方法。
2)的工序中所得的混合物在25℃的粘度优选为0.01Pa·s~100Pa·s。通过将混合物的粘度设定为上述范围,可提高涂布性,容易成型为片。上述粘度为使用E型粘度计(东机产业制RC-500)在25℃测定的值。混合物的粘度可利用(E)成分的量等来调整。
3)的工序中的涂布方法并无特别限定,例如可列举使用丝网印刷、分配器、各种涂布辊的方法等。另外,基材膜的种类并无特别限制,例如可使用公知的脱模膜等。另外,混合物的涂布厚度是根据目标光学器件面封装用组合物的膜厚来适当选择,干燥后的光学器件面封装用组合物的膜厚例如能以成为1μm~100μm的方式设定。
另外,4)的工序中的干燥温度及干燥时间只要设定为以下程度即可:光学器件面封装用组合物中所含的(C)高分子量的环氧树脂、(D)低分子量的环氧树脂不固化,且可将(F)溶剂干燥去除直至达到所期望的量以下。干燥温度例如为20℃~70℃,干燥时间例如为10分钟~3小时左右。具体而言,优选为将涂膜在氮气气氛等非活性气体气氛下在30℃~60℃干燥10分钟左右后,进而真空干燥2小时左右。通过这样进一步进行真空干燥,可在较低的干燥温度将上述片中所含的溶剂、水分去除。干燥方法并无特别限定,例如有热风干燥、真空干燥等。
另外,包含本发明的第二实施方式的光学器件面封装用组合物的片可通过如下获得:利用通常所用的方法(例如熔融挤出法)将含有规定的热塑性弹性体的组合物成型。
2.封装片
将含有本发明的光学器件面封装用组合物的片称为封装片。例如,本发明的封装片含有基材膜、形成于该基材膜上的包含上述光学器件面封装用组合物的层、及根据需要形成于该包含光学器件面封装用组合物的层上的保护膜。另外,为了提高与后述基材(H)、基材(L)的粘接力,也优选在包含本发明的光学器件面封装用组合物的层的表面上进一步设置环氧树脂等热固化性的树脂层的方式。即,也优选在上述基材膜与保护膜之间配置热固化性的树脂层/包含本发明的光学器件面封装用组合物的层/热固化性的树脂层的方式。
就抑制水分对被封装材的影响的方面而言,包含本发明的光学器件面封装用组合物的层的含水率优选为0.1%以下,更优选为0.06%以下。特别是有机EL元件等光学器件容易因水分而劣化,因此在利用本发明的组合物将有机EL元件等光学器件密封的情况下,优选为尽可能减少上述含水率。光学器件面封装用组合物的含水率例如可通过将光学器件面封装用组合物在真空下加热干燥等而减少。
本发明的光学器件面封装用组合物的含水率例如可通过如下求出:将上述片的试样片计量约0.1g,使用卡尔费歇尔水分计加热至150℃,测定此时所产生的水分量(固体气化法)。
包含本发明的光学器件面封装用组合物的层的厚度也取决于被封装材的种类,例如为1μm~100μm,优选为10μm~30μm,更优选为20μm~30μm。
包含本发明的光学器件面封装用组合物的层优选为在对有机EL元件等光学器件进行面封装的温度具有适当的流动性。其原因在于:在对有机EL元件等光学器件进行封装时,使通过加热而流动化了的片顺畅地填充于元件表面的凹凸中而排除间隙。热压接时的流动性可根据熔融点来判断。所谓熔融点,是指对包含上述光学器件面封装用组合物的层进行加热时表现出流动性的温度,优选为30℃~100℃。另外,本发明的光学器件面封装用组合物含有上述(E)溶剂的情况,是指上述组合物经干燥而将(E)溶剂大致去除后的干燥物的熔融点。
熔融点可通过如下求出:将上述片(厚度100μm)按压于载置于热板的玻璃板上,寻求上述片开始熔融的设定温度。若熔融点低于30℃,则有在热转印(热压接)时或热固化而封装时,包含光学器件面封装用组合物的层的流动性过大而容易发生下垂,固化物的膜厚的管理变困难的情况。另一方面,若熔融点超过100℃,则热转印时的操作性变差,因此可能容易在包含光学器件面封装用组合物的层与有机EL元件等光学器件之间形成间隙,另外也可能因加热而对有机EL元件等光学器件造成不良影响。
这样的包含本发明的光学器件面封装用组合物的层在与有机EL元件等光学器件贴合并热压接时,具有适当的流动性。因此,可抑制在包含本发明的光学器件面封装用组合物的层与有机EL元件等光学器件之间形成间隙,获得良好的密合性。
如上所述,本发明的封装片可含有包含本发明的光学器件面封装用组合物的层、及基材膜、保护膜。基材膜、保护膜的例子包含公知的脱模膜,优选为具有水分阻挡性或阻气性的膜等,更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。基材膜或保护膜的厚度也取决于膜材质,就对有机EL元件等被封装材具有追随性的方面等而言,例如为50μm左右。
本发明的封装片根据需要也可进一步具有阻气层。阻气层可抑制大气中的水分等使有机EL元件等光学器件劣化的水分、气体向显示器内的渗透。这样的阻气层只要为与有机EL元件等光学器件相接的面以外,就可配置于任意处,优选为配置于基材膜与包含本发明的光学器件面封装用组合物的层之间。
构成阻气层的材料并无特别限制,其例子中包含:Al、Cr、Ni、Cu、Zn、Si、Fe、Ti、Ag、Au、Co;这些金属的氧化物;这些金属的氮化物;这些金属的氮氧化物等。这些材料可单独使用一种,也可组合两种以上使用。进而,用于底部发光方式的有机EL元件的封装的封装片的阻气层优选为光反射率高的材料,例如Al、Cu等。用于顶部发光方式的有机EL元件的封装的封装片的阻气层优选为光透射率高的材料,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环状聚烯烃(COP)等。阻气层的厚度可设定为100μm~3000μm左右。
具有阻气层的封装片可在基材膜上形成阻气层后,形成包含本发明的光学器件面封装用组合物的层而制造。阻气层的形成方法并无特别限制,作为干式工艺,包含真空蒸镀、溅射、离子镀等各种PVD法及等离子体CVD等CVD法,作为湿式工艺,包含镀敷法、涂布法等。
优选为在包含上述光学器件面封装用组合物的层上进一步层压保护膜。层压例如优选为使用层压机在60℃左右进行。保护膜的厚度例如为20μm左右。
图1为表示封装片的构造的优选一例的图。如图1所示,封装片10含有基材膜12、形成于该基材膜12上的包含光学器件面封装用组合物的层16、以及配置于包含光学器件面封装用组合物的层16上的保护膜18。
这样的封装片10例如可将保护膜18剥离后,以使露出的包含光学器件面封装用组合物的层16与配置了有机EL元件的显示基板相接的方式配置而用作有机EL元件面封装用片。
本发明的封装片为了将含水率维持于一定以下,优选为与硅胶等干燥剂一并保管。
3.光学器件面封装用组合物的用途
本发明的光学器件面封装用组合物、封装片在光学器件面封装用组合物具有热固化性的情况下,可通过固化而用作面封装材。另一方面,在光学器件面封装用组合物不具有热固化性的情况下,可将其本身用作面封装材。被密封的对象(也称为被封装材)并无特别限定,例如优选为光学器件。光学器件的例子中包含有机EL元件、液晶、LED等,优选为有机EL元件。
本发明的光学器件面封装用组合物、封装片优选为使用了光学器件的显示器(特别是有机EL显示器)的面封装材;即,用作有机EL元件面封装用组合物或有机EL元件面封装用片。就从顶部发光型的有机EL显示器中的光取出性的观点而言,对于该面封装材要求透明性。另外,有机EL元件容易因水分而劣化,因此对该面封装材特别要求透湿度低。
本发明的光学器件面封装用组合物的固化物的透湿度优选为60(g/m2·24h)以下,更优选为30(g/m2·24h)以下。透湿度可通过如下求出:依照JIS Z0208,在60℃、90%RH的条件下对100μm的光学器件面封装用组合物的固化物进行测定。
另外,本发明的光学器件面封装用组合物的固化物与被封装材的粘接力优选为100gf/15mm以上。
固化物与被封装材的粘接力利用以下方法测定。在将铝箔与PET贴合而成的膜(产品名:AL-PET)的铝箔侧,通过涂布、干燥而形成光学器件面封装用组合物(厚度为约15μm)。进而,在玻璃基板(JIS R3202基准玻璃,100mm×25mm×2mm)上,使用辊层压机(MCK社制,MRK-650Y型),在速度为0.3m/min、气缸加压压力为0.2MPa、辊温度为90℃左右的加热条件下,热压接光学器件面封装用组合物的表面。将该叠层体在烘箱中在80℃加热30分钟,使光学器件面封装用组合物固化。其后,将叠层体切断为宽15mm,利用剥离试验机(装置名:STOROGRAPH E-S,范围(range)为50mm/min)来测定玻璃基板与光学器件面封装用组合物的90度剥离强度。在本发明中,将该90度剥离强度作为上述粘接力。
另外,就维持粘接力的观点而言,本发明的光学器件面封装用组合物的固化物的Tg优选为40℃以上。若Tg过低,则可能与基板的粘接力降低,水蒸汽阻挡性降低。固化物的Tg是使用TMA(Seiko Instruments社制的TMA/SS6000),在升温速度为5℃/min的条件下测定线膨胀系数,根据其拐点来求出。
另外,优选本发明的光学器件面封装用组合物的溶剂相对于组合物全部成分的含量为50000质量ppm以下,优选为30000质量ppm以下。若光学器件面封装用组合物中的溶剂含量多,则溶剂可能对被封装材造成影响。光学器件面封装用组合物中的溶剂量例如可使用IR吸收光谱测定装置(日本分光社制FT/IR-4100)来测定。以含有甲基乙基酮(MEK)作为溶剂的情况为例,对溶剂量的测定方法进行说明。
预先准备利用气相层析法/质谱分析法(GC-MS)对溶剂量进行了定量的标准样品(光学器件面封装用组合物),对该标准样品进行IR吸收光谱测定。根据标准样品的IR吸收光谱,算出MEK的C=O吸收峰(约1710cm-1)相对于环氧树脂的C=C吸收峰(约1609cm-1)的强度比。继而,对测定样品(光学器件面封装用组合物)进行IR吸收光谱测定,算出MEK的C=O吸收峰(约1710cm-1)相对于环氧树脂的C=C吸收峰(约1609cm-1)的强度比。求出测定样品的峰强度比相对于标准样品的峰强度比的比例,算出测定样品中所含的溶剂量。
4.显示器
显示器含有:例如配置了有机EL元件等光学器件的基板(显示基板);与显示基板成对的对向基板;以及存在于显示基板与对向基板之间,对上述有机EL元件等光学器件进行封装的面封装材。如上所述,将在例如有机EL元件等光学器件与封装基板之间形成的空间的至少一部分中填充有面封装材的显示器称为面封装型的显示器。
以下,作为显示器的一例,对将本发明的光学器件面封装用组合物用于有机EL显示器中的有机EL元件的封装的情况进行说明,但本发明的显示器不限定于有机EL显示器。另外,对将本发明的光学器件面封装用组合物用于顶部发光结构中的有机EL元件的封装的情况进行说明,但本发明的显示器不限定于顶部发光结构的显示器。另外,本发明中的显示器不仅包含计算机等输出装置,也包含照明等发光装置。
图2为示意性地表示顶部发光结构且面封装型的有机EL显示器的截面图。如图2所示,有机EL显示器20依次叠层有显示基板22、有机EL元件24及对向基板(透明基板)26,在有机EL元件24的周围与对向基板(透明基板)26之间填充有面封装材28。本发明的有机EL显示器中,图2中的面封装材28可成为上述本发明的光学器件面封装用组合物的固化物或热压接物。
有机EL元件24从显示基板22侧叠层有阴极反射电极层30(包含铝、银等)、有机EL层32及阳极透明电极层34(包含ITO、IZO等)。阴极反射电极层30、有机EL层32及阳极透明电极层34也可通过真空蒸镀或溅射等而成膜。
继而,对有机EL显示器中所用的基板进行说明。后述基板(H)、基板(L)分别可成为上述显示基板、对向基板,但均是用于本发明的有机EL显示器的基板。具体而言,以基板(H)为显示基板且基板(L)为对向基板的组合、或基板(H)为对向基板且基板(L)为显示基板的组合来构成本发明的有机EL显示器。
基板(H)
基板(H)为可在其表面配置有机EL元件的构件。基板(H)可为透明也可为非透明,但通过基板(H)让来自有机发光层的光取出时为透明。
基板(H)的线膨胀系数大于基板(L)的线膨胀系数,具体而言,也可比基板(L)的线膨胀系数大5×10-6cm/cm/℃以上。
基板(H)的线膨胀系数可为20×10-6cm/cm/℃~200×10-6cm/cm/℃,优选可为20×10-6cm/cm/℃~180×10-6cm/cm/℃。基板(H)的线膨胀系数的测定可以依据ASTM E-831例如通过TMA法来测定。基板(H)的线膨胀系数设定为25℃~100℃的范围内的线膨胀系数的平均值。
基板(H)的厚度优选为5μm~300μm。另外,基板(H)的拉伸弹性模量优选为10MPa~500MPa。
基板(H)的具体材质并无特别限定,优选为含有铝的金属(优选为铝)或树脂;优选的树脂的例子中包含选自由酯(共)聚合物、环状烯烃(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物、聚碳酸酯所组成的组中的一种以上的聚合物。
所谓本发明中的(共)聚合物,包含均聚物和共聚物这两者。具体而言,4-甲基-1-戊烯(共)聚合物包含4-甲基-1-戊烯的均聚物即聚4-甲基-1-戊烯、及4-甲基-1-戊烯与可共聚的化合物例如α-烯烃的共聚物(共聚物)这两者。另外,环状烯烃(共)聚合物包含仅环状烯烃的聚合物(均聚物)、及环状烯烃与可和环状烯烃共聚的聚合性化合物的共聚物(共聚物)这两者。
另外,为了提高基板(H)的水蒸汽阻挡性、粘接力,也可将包含SiO2等无机材料的膜叠层于基板(H)上。
基板(L)
在有机EL显示器中,基板(L)为叠层于面封装材上的基板。基板(L)的线膨胀系数低于基板(H)的线膨胀系数,更具体而言,也可比基板(H)的线膨胀系数低5×10-6cm/cm/℃以上。基板(L)的线膨胀系数优选为在1×10-6cm/cm/℃~100×10-6cm/cm/℃的范围内,更优选为在5×10-6cm/cm/℃~10×10-6cm/cm/℃的范围内。
基板(L)的具体材质并无特别限定,为玻璃、硅等无机材料;酯共聚物(PET、PEN、PBT等)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺等树脂,优选为玻璃、硅等无机材料。
就有机EL显示器的薄化、耐久性的观点而言,基板(L)的厚度优选为0.1mm~1mm。
5.显示器的制造方法
将本发明的光学器件面封装用组合物(在用于有机EL元件中的情况下,也称为有机EL元件面封装用组合物)的固化物、上述组合物本身作为面封装材的显示器可利用任意方法来制造。使用了光学器件的显示器至少可经由以下工序来制造:1)获得叠层体的工序,上述叠层体依次含有配置有例如有机EL元件等光学器件的基板、叠层于上述光学器件上的包含本发明的光学器件面封装用组合物的层、及其它基板;以及2)将叠层体在例如50℃~110℃加热的工序。
在本发明的显示器的制造方法中,本发明的光学器件面封装用组合物的形态并无特别限制,可为液状也可为片状。另外,本发明的光学器件面封装用组合物可具有热固化性,也可不具有热固化性。
以下,对使用具有热固化性的本发明的光学器件面封装用组合物来制造有机EL显示器的情况进行说明。
具体而言,可经由以下工序来制造:1)获得配置有作为光学器件之一的有机EL元件24的显示基板22、本发明的光学器件面封装用组合物及对向基板(透明基板)26的叠层体的工序;2A)使所得的叠层体的上述片状的光学器件面封装用组合物热压接的工序;以及2B)使经热压接的上述片状的光学器件面封装用组合物固化的工序。2A)与2B)的工序根据需要也可在一个工序中同时进行。各工序只要依据公知的方法来进行即可。
在1)的工序中,可在配置有有机EL元件24的显示基板22上载置(或转印)片状的光学器件面封装用组合物后,在该组合物上重叠成对的对向基板(透明基板)26而获得叠层体(方法(i))。
在该情况下,可将具有保护膜的本发明的封装片的保护膜剥离,将露出的包含上述光学器件面封装用组合物的层载置于有机EL元件24上后,剥离基材膜来转印;也可通过辊层压机等将不具有保护膜的片状的光学器件面封装用组合物直接载置于有机EL元件24上。
或者,也可预先准备在对向基板26上配置包含本发明的光学器件面封装用组合物的层,贴合于形成了有机EL元件24的显示基板22上而获得叠层体(方法(ii))。该方法例如在不剥取光学器件面封装用组合物的基材膜而直接并入至有机EL显示器中的情况下有效。
在2A)的工序中,使用真空层压机装置,例如在50℃~110℃使片状的光学器件面封装用组合物热压接,由此进行片状的光学器件面封装用组合物与有机EL元件24的热压接、及片状的光学器件面封装用组合物与显示基板22或对向基板26的热压接。此时,优选为将有机EL元件侧预先加热至50℃~110℃,将有机EL元件24与光学器件面封装用组合物贴合。
在2B)的工序中,在例如80℃~100℃的固化温度使片状的光学器件面封装用组合物完全固化的情况多。加热固化优选为在80℃~100℃的温度进行0.1小时~2小时左右。另外,将加热固化时的温度设定为110℃以下的原因在于不对有机EL元件24造成损伤。
关于本发明的显示器的翘曲的抑制
本发明的显示器,尽管基板(H)与基板(L)的线膨胀系数之差大,但仍抑制因使具有热固化性的面封装用组合物热固化、或使不具有热固化性的面封装用组合物热压接而形成面封装材所产生的显示器的翘曲。
参照图3A~图3C来说明该翘曲抑制机制。图3A为表示显示器的制造工艺中的含有基板(H)、包含具有热固化性的面封装用组合物的层及基板(L)的热固化前的叠层体的图。另外,图3A~图3C中,省略例如有机EL元件等光学器件。
在图3A中,示出如上所述将基板(H)、包含面封装用组合物的层及基板(L)叠层而成的叠层体。将包含面封装用组合物的层的厚度设定为D1。另外,将叠层体的宽度设定为L1。
图3B为表示将图3A所示的叠层体加热而使包含面封装用组合物的层固化的状态的图。由于基板(H)的膨胀率大,因此加热中基板(H)膨胀,其宽度成为L2。另一方面,由于基板(L)的膨胀率低,因此在加热中基板(L)不易膨胀,其宽度L1’与L1相比较几乎未变化。另外,包含热固化性树脂组合物的层的厚度成为D2(D2<D1),热固化性树脂组合物层的侧面的长度成为D3(D1<D3)。
图3C为表示将图3B中经加热的现有的叠层体冷却的状态的图。现有的面封装用组合物的固化物通常在面封装的温度下的储存弹性模量高,因此设法维持其形状。因此,使基板(H)的中央部成为凹部而在叠层体中产生翘曲。如此,现有的显示器,特别是有机EL显示器中有时产生翘曲。
相对于此,本发明中,使用以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa的光学器件面封装用组合物。由此,本发明的面封装用组合物的固化物在面封装的温度下的储存弹性模量降低。即,在对有机EL元件进行面封装的温度下,可对组合物的固化物(面封装材)赋予一定的柔软性,因此可适当地缓和在线膨胀系数大的基板(H)与线膨胀系数小的基板(L)之间产生的应力。由此,可防止所得的显示器因上述机制而翘曲的情况。
实施例
以下,参照实施例及比较例对本发明进行进一步说明。本发明的技术范围不解释为受这些例子的限定。
1.面封装用组合物的材料
首先,示出实施例及比较例中使用的各成分。另外,(A)成分的重均分子量是记载通过上述方法测定的实测值。另外,实施例中,使用片状的光学器件面封装用组合物,但本发明的组合物不限定于片状,也可为液状。
用作原料的环氧树脂的储存弹性模量G’E(80)为利用以下方法制作的固化物的利用后述(3)储存弹性模量中记载的方法所测定的储存弹性模量G’E(80)。
(储存弹性模量G’E(80)的测定方法)
1)将作为原料的环氧树脂70重量份、酸酐(Rikacid MH700G(主成分:甲基六氢邻苯二甲酸酐,新日本理化(株)制))30重量份、固化促进剂(IBMI12(1-异丁基-2-甲基咪唑,三菱化学社制))1重量份及固化促进剂(2E4MZ(1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑),四国化成制)1重量份混合,制备清漆。
2)另一方面,制作玻璃板/脱模膜/隔片(500μ厚)/脱模膜/玻璃板隔片的叠层体。继而,以可形成1.5厘米×1.5厘米的正方形的凹部的方式将所得的叠层体的中央部挖穿,获得固化用的器具。
3)在所得的器具的凹部中封入上述1)所制备的清漆,利用玻璃板的本身重量将清漆的厚度调整为500μ。将封入有清漆的器具在80℃加热1小时~3小时而使清漆固化,直至对脱模膜的粘性消失为止。
4)利用后述“(3)储存弹性模量方法”中记载的方法对所得的挠性环氧树脂组合物的固化物的80℃时的储存弹性模量G’E(80)进行测定。
(A)挠性环氧树脂
EG-250(大阪Gas Chemicals社制):环氧当量为417g/eq,粘度为36500mPa·s,储存弹性模量G’E(80)为3.4×105Pa,含有芴骨架的环氧树脂
EG-280(大阪Gas Chemicals社制):环氧当量为467g/eq,粘度为7440mPa·s,储存弹性模量G’E(80)为1.2×105Pa,含有芴骨架的环氧树脂
BPO-20E(新日本理化社制):双酚A双(三乙二醇缩水甘油醚)醚,分子量为457,环氧当量为310g/eq~340g/eq,粘度为3500mPa·s~5500mPa·s,储存弹性模量G’E(80)为2.8×104Pa
(上述式的nd1及nd2为0以上的整数且合计为2)
BPO-60E(新日本理化社制):双酚A双(丙二醇缩水甘油醚)醚,分子量为541,环氧当量为345g/eq~385g/eq,粘度为800mPa·s~1600mPa·s,储存弹性模量G’E(80)为5.4×104Pa
(上述式的nd3及nd4为0以上的整数且合计为6)
(B)固化促进剂
IBMI12(1-异丁基-2-甲基咪唑)(三菱化学社制)
(C)高分子量的环氧树脂
<双酚F型环氧树脂>
jER4010(三菱化学社制):重均分子量为39102,环氧当量为4400g/eq
jER4005(三菱化学社制):重均分子量为7582,环氧当量为1070g/eq
jER4007(三菱化学社制):环氧当量为2270g/eq
(D)低分子量的环氧树脂
<双酚F型环氧树脂>
YL983U(三菱化学社制):重均分子量为398,环氧当量为170g/eq,储存弹性模量G’E(80)为2.2×106Pa
jER807(三菱化学社制):重均分子量为229,环氧当量为175g/eq,储存弹性模量G’E(80)为2.1×106Pa
(E)硅烷偶联剂
KBM-403(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷,分子量为236)(信越化学工业社制)
(F)溶剂
甲基乙基酮
[实施例1]
在烧瓶中投入作为(A)挠性环氧树脂的0.3重量份的EG-280、作为(C)高分子量环氧树脂的0.6质量份的jER4010及作为(D)低分子量环氧树脂的0.1质量份的jER807,在其中添加作为(F)溶剂的0.67质量份的甲基乙基酮,在室温下搅拌溶解。在该溶液中添加作为(B)固化剂的0.06质量份的IBMI12及作为(E)硅烷偶联剂的0.001质量份的KBM-403,在室温下搅拌,制备环氧树脂组合物的清漆。
使用涂布机,将所制备的清漆以干燥厚度成为约20μm的方式涂布于经脱模处理的PET膜(帝人杜邦膜社制Purex A53,38μm)上,在真空下在40℃干燥2小时,获得在室温(约25℃)下为固体的光学器件面封装用组合物。另外,上述组合物的溶剂残量为212ppm。进而,在光学器件面封装用组合物上热压接作为保护膜的经脱模处理的PET膜(帝人杜邦膜社制Purex A31),获得光学器件面封装片。另外,将保护膜适当剥离,使光学器件面封装用组合物表面露出而使用。
[实施例2~实施例7、比较例1~比较例2]
除了设定为如表1所示那样的组成比率(质量比)以外,与实施例1同样地制备环氧树脂组合物的清漆,获得光学器件面封装片。
[实施例8]
将热塑性弹性体(Tafmer A4085,三井化学株式会社制)在220℃熔融,从T模挤出而成型,获得厚度为400μm的片。继而,在所得的片的两面上,在65℃热压接比较例1的片状的光学器件面封装用组合物(厚度为40μm),获得光学器件面封装用组合物的叠层片(总厚度为480μm)。利用后述(3)储存弹性模量中记载的测定方法对所得的叠层片测定储存弹性模量G’(80),结果为1.0×105Pa·s。另外,利用后述(4)翘曲评价的方法来评价翘曲量,结果为1.6mm。
利用以下方法来评价实施例1~实施例7及比较例1~比较例2中所得的光学器件面封装用组合物的MEK残存量、熔融点、固化物的Tg、固化物的储存弹性模量及面板的翘曲。将结果示于表1中。
(1)熔融点
利用涂布器将上述清漆以干燥后的厚度成为约15μm的方式涂布于基材膜(帝人杜邦膜株式会社制,商品名:A53,厚度:38μm)上。将所得的膜在惰性烘箱(inert oven)(30℃)中保持10分钟,继而在真空烘箱(40℃)中保持2小时,将清漆涂布膜中的MEK干燥去除,获得形成有包含光学器件面封装用组合物的层的封装片。
将干燥后的封装片以长度约40mm、宽度约5mm的长条状切出,制成长条状试样片。继而,在热板上经加热的玻璃板上,以长条状试样片的包含光学器件面封装用组合物的层密合的方式配置,抓住长条状试样片的长度方向的一端,从玻璃板的表面朝180℃方向缓缓剥离,评价粘着剥离性。一边从热板的设定温度35℃开始以每隔1℃提高设定温度,一边进行上述操作直至达到70℃(可确认熔融点的温度)。每将设定温度提高1℃时,使用新的长条状试样片。而且,将剥离时的光学器件面封装用组合物层的粘着剥离性达到最大的温度作为熔融点。
(2)Tg
以2片玻璃板夹持以规定尺寸切出的片状的光学器件面封装用组合物(厚度为12μm)后,在100℃热固化30分钟而粘接。继而,剥离玻璃板,取出片状的光学器件面封装用组合物的固化物,使用TMA(Seiko Instruments社制TMA/SS6000)在升温速度为5℃/min的条件下测定线膨胀系数,根据其拐点而求出Tg。
(3)储存弹性模量
在配置于设定为60℃的热板上的PET膜上,叠层多个片状的光学器件面封装用组合物后,进行热压接,获得膜厚为300μm~500μm的片状的光学器件面封装用组合物。对所得的片状的光学器件面封装用组合物使用Haake社制流变仪(RS150型),在测定频率为1Hz、升温速度为5℃/分钟、测定温度范围为40℃~80℃的条件下进行测定,获得80℃时的储存弹性模量G’(80)的值。
(4)叠层体的翘曲
将玻璃基板(Matsunami制盖玻璃,50mm×70mm,厚度No.1(150μm))作为基板(L)。将Melinex S(帝人杜邦株式会社制PET,100μm)作为基板(H)。作为基板(L)的玻璃基材的线膨胀系数为8.5×10-6cm/cm/℃。
获得将基板(L)(玻璃基材,厚度为150μm)/包含光学器件面封装用组合物的层(厚度为40μm)/基板(H)(帝人杜邦株式会社制,商品名MelinexS,厚度为100μm)依次叠层而成的叠层体。
测定所得的叠层体的厚度T1后,将叠层体80℃时加热3小时,使光学器件面封装用组合物热固化。其后,将叠层体冷却至25℃,在水平的板上载置叠层体。以胶带将50mm宽的玻璃边的一端固定于水平的板上,测定50mm宽的玻璃边的另一端的2个角与板的上表面的距离,求出平均值T2。继而,由T2减去T1而算出翘曲量T3。
表1
如表1所示,可知实施例1~实施例7的面封装用组合物由于固化物的储存弹性模量G’(80)为一定以下,因此所得的叠层体的翘曲少。另一方面可知,比较例1及比较例2的面封装用组合物由于固化物的储存弹性模量G’(80)过高,因此所得的叠层体的翘曲大。
本申请主张基于2012年2月24日提出申请的日本特愿2012-038838的优先权。将该申请说明书及附图所记载的内容全部引用至本申请说明书中。
产业可利用性
本发明的显示器由于翘曲量得到抑制,因此例如减轻有机EL元件等光学器件的破坏,也可实现显示器的进一步的薄膜化。
符号说明
10:有机EL元件面封装片
12:基材膜
16:包含光学器件面封装用组合物的层
18:保护膜
20:有机EL显示器
22:显示基板
24:有机EL元件
26:对向基板(透明基板)
28:面封装材
30:阴极反射电极层
32:有机EL层
34:阳极透明电极层。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(补正后)一种光学器件面封装用组合物,其含有(A)一分子内具有2个以上的环氧基的挠性环氧树脂、及(B)硬化促进剂,
所述光学器件面封装用组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
2.(删除)
3.(补正后)如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其中,所述(A)成分为选自由脂肪族系环氧树脂、硫醇系环氧树脂、丁二烯系环氧树脂、多元醇改性环氧树脂、ε-己内酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基甲酸酯改性环氧树脂、胺改性环氧树脂所组成的组中的至少一种树脂。
4.(补正后)如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其中,所述(A)成分为具有硬链段及软链段的环氧树脂,所述硬链段含有芴结构或双酚结构,所述软链段含有来源于选自由碳原子数2~20的烷撑二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所组成的组中的化合物的结构或碳原子数2~20的亚烷基。
5.(补正后)如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其中,相对于所述组合物总体100重量份,含有10重量份~70重量份的所述(A)成分。
6.(补正后)一种光学器件面封装用组合物,其含有选自由聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体、聚氨基甲酸酯系弹性体及聚酯系弹性体所组成的组中的一种以上的热塑性弹性体,
所述光学器件面封装用组合物以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
7.如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其用于有机EL元件的面封装。
8.一种光学器件面封装用片,其含有包含权利要求1所述的组合物的层。
9.如权利要求8所述的光学器件面封装用片,其用于有机EL元件的面封装。
10.一种显示器,其依次含有基板(H)、80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa的面封装材及基板(L),且光学器件配置于所述基板(H)或所述基板(L),
所述基板(L)的线膨胀系数小于所述基板(H)的线膨胀系数,且所述基板(H)的线膨胀系数与所述基板(L)的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
11.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(H)的线膨胀系数为20×10-6cm/cm/℃~200×10-6cm/cm/℃。
12.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(H)为含有铝的金属板,或者含有选自由酯(共)聚合物、环状烯烃(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物及聚碳酸酯所组成的组中的一种以上的树脂板。
13.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(L)的线膨胀系数为1×10-6cm/cm/℃~100×10-6cm/cm/℃。
14.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(L)为含有玻璃或硅的无机基板,或者含有选自由酯(共)聚合物、聚酰亚胺、聚碳酸酯及聚酰胺所组成的组中的一种以上的树脂板。
15.如权利要求10所述的显示器,其中,所述光学器件为有机EL元件。
16.一种显示器的制造方法,其包括以下工序:
获得叠层体的工序,所述叠层体依次具有配置有光学器件的一片基板、叠层于所述光学器件上的包含权利要求1所述的光学器件面封装用组合物的层、及其它基板;以及
将所述叠层体在50℃~110℃加热的工序。
17.如权利要求16所述的显示器的制造方法,其中,所述其它基板的线膨胀系数小于所述一片基板的线膨胀系数,并且
所述一片基板的线膨胀系数与所述其它基板的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
18.如权利要求16所述的显示器的制造方法,其中,所述光学器件为有机EL元件。
19.(追加)如权利要求10所述的显示器,其中,所述面封装材为权利要求1所述的光学器件面封装用组合物的固化物。
20.(追加)如权利要求10所述的显示器,其中,所述面封装材为权利要求6所述的光学器件面封装用组合物的热压接物。
Claims (18)
1.一种光学器件面封装用组合物,其以5℃/min.从40℃升温至80℃后,在80℃保持30分钟而测定的80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa。
2.如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其含有(A)一分子以内具有2个以上环氧基的挠性环氧树脂、及(B)固化促进剂。
3.如权利要求2所述的光学器件面封装用组合物,其中,所述(A)成分为选自由脂肪族系环氧树脂、硫醇系环氧树脂、丁二烯系环氧树脂、多元醇改性环氧树脂、ε-己内酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基甲酸酯改性环氧树脂、胺改性环氧树脂所组成的组中的至少一种树脂。
4.如权利要求2所述的光学器件面封装用组合物,其中,所述(A)成分为具有硬链段及软链段的环氧树脂,所述硬链段含有芴结构或双酚结构,所述软链段含有来源于选自由碳原子数2~20的烷撑二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所组成的组中的化合物的结构或碳原子数2~20的亚烷基。
5.如权利要求2所述的光学器件面封装用组合物,其中,相对于所述组合物总体100重量份,含有10重量份~70重量份的所述(A)成分。
6.如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其含有热塑性弹性体。
7.如权利要求1所述的光学器件面封装用组合物,其用于有机EL元件的面封装。
8.一种光学器件面封装用片,其含有包含权利要求1所述的组合物的层。
9.如权利要求8所述的光学器件面封装用片,其用于有机EL元件的面封装。
10.一种显示器,其依次含有基板(H)、80℃时的储存弹性模量G’(80)为1.0×103Pa~2.0×106Pa的面封装材及基板(L),且光学器件配置于所述基板(H)或所述基板(L),
所述基板(L)的线膨胀系数小于所述基板(H)的线膨胀系数,且所述基板(H)的线膨胀系数与所述基板(L)的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
11.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(H)的线膨胀系数为20×10-6cm/cm/℃~200×10-6cm/cm/℃。
12.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(H)为含有铝的金属板,或者含有选自由酯(共)聚合物、环状烯烃(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物及聚碳酸酯所组成的组中的一种以上的树脂板。
13.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(L)的线膨胀系数为1×10-6cm/cm/℃~100×10-6cm/cm/℃。
14.如权利要求10所述的显示器,其中,所述基板(L)为含有玻璃或硅的无机基板,或者含有选自由酯(共)聚合物、聚酰亚胺、聚碳酸酯及聚酰胺所组成的组中的一种以上的树脂板。
15.如权利要求10所述的显示器,其中,所述光学器件为有机EL元件。
16.一种显示器的制造方法,其包括以下工序:
获得叠层体的工序,所述叠层体依次具有配置有光学器件的一片基板、叠层于所述光学器件上的包含权利要求1所述的光学器件面封装用组合物的层、及其它基板;以及
将所述叠层体在50℃~110℃加热的工序。
17.如权利要求16所述的显示器的制造方法,其中,所述其它基板的线膨胀系数小于所述一片基板的线膨胀系数,并且
所述一片基板的线膨胀系数与所述其它基板的线膨胀系数之差为5×10-6cm/cm/℃以上。
18.如权利要求16所述的显示器的制造方法,其中,所述光学器件为有机EL元件。
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