JP2004111380A - 有機電界発光素子封止用樹脂組成物、有機電界発光素子及び有機電界発光素子の封止方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ダークスポットの経時的拡大を十分かつ安定に抑制することが可能な有機電界発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】軟化点50℃以上のエポキシ化合物を有する有機電界発光素子封止用樹脂組成物であって、該エポキシ化合物が一般式(1)で表される有機電界発光素子封止用樹脂組成物。
【化1】
(Arは置換あるいは無置換の芳香環を表し、mは自然数である。Xは連結鎖を表し、単結合、置換あるいは無置換のアルキル鎖、置換あるいは無置換の芳香環鎖、置換あるいは無置換の脂肪環鎖、が単独あるいは組み合わされたものを表す。)
軟化点が50℃以上のエポキシ化合物を必須成分とする有機電界発光素子封止用樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】軟化点50℃以上のエポキシ化合物を有する有機電界発光素子封止用樹脂組成物であって、該エポキシ化合物が一般式(1)で表される有機電界発光素子封止用樹脂組成物。
【化1】
(Arは置換あるいは無置換の芳香環を表し、mは自然数である。Xは連結鎖を表し、単結合、置換あるいは無置換のアルキル鎖、置換あるいは無置換の芳香環鎖、置換あるいは無置換の脂肪環鎖、が単独あるいは組み合わされたものを表す。)
軟化点が50℃以上のエポキシ化合物を必須成分とする有機電界発光素子封止用樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、インテリアなどの分野に利用可能な有機電界発光素子およびその製造方法に関する。
有機電界発光素子は陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子とが両極に挟まれた有機発光層内で再結合することにより発光するものである。その代表的な構造は、ガラス基板上に透明な第一電極(陽極)、正孔輸送層、有機発光層、第二電極(陰極)を積層したものであり、駆動により生じた発光は第一電極およびガラス基板を通じて外部に取り出される。このような有機電界発光素子では薄型、低電圧駆動下での高輝度発光や、有機発光材料を選択することによる多色発光が可能であり、発光デバイスやディスプレイなどに応用する検討が盛んである。
有機電界発光素子における問題点の1つとして、ダークスポットと呼ばれる発光部の一部が発光しなくなり、この非発光部分の面積が経時的に大きくなる問題が指摘されている。このような特性劣化を引き起こす原因の一つとして水分が知られている。すなわち、水分が第二電極の欠陥などから有機薄膜層などの素子内部に浸入し、素子を不活性化するものである。
このようなダークスポットの拡大を防止するためには、有機電界発光素子を低湿度雰囲気下に保つことが有効であり、水分等の外的環境から素子を保護する目的で封止手段が用いられてきた。例えば、素子と封止板とを接着剤を介して貼り合わせる方法(例えば、特許文献1参照。)や酸化物やフッ化物等の水分遮蔽性を有する保護膜を薄膜層上に形成する方法(例えば、特許文献2参照。)、乾燥剤を封止素子内部に封入する方法(例えば、特許文献3参照。)などが知られている。接着剤としては、耐湿性の光硬化樹脂を用いる方法(例えば、特許文献4参照。)、分子内に2個以上のエポキシ基を持つ光硬化樹脂(高架橋密度)を用いる方法(例えば、特許文献5参照。)、低融点ガラスをレーザービームで加熱溶融させる方法(例えば、特許文献6参照。)、カチオン硬化型紫外線硬化エポキシ樹脂を用いる方法(例えば、特許文献7参照。)、耐熱温度80℃以上のエポキシ樹脂を用いる方法(例えば、特許文献8参照。)などが知られている。
特開平1−313892号公報(請求項1,及び2)
特開平4−212284号公報(請求項1)
特開平6−176867号公報(請求項1)
特開平5−182759号公報(請求項1)
特開2001−85155号公報(請求項1)
特開平10−74583号公報(請求項1,及び2)
特開平10−233283号公報(請求項1)
特開2000−243557号公報(請求項1)
しかしながら、従来技術では主に接着剤の水分遮蔽能の低下による素子内部への水分侵入を防ぐことに不十分であり、また、樹脂を硬化させるために付加する熱や紫外線による素子劣化、水分遮蔽能を有する無機保護膜では成膜時に素子にダメージを与え易いなど多くの問題点があり、ダークスポットの拡大を充分に抑制することは出来なかった。また、一連の高耐熱温度を有するエポキシ樹脂は、界面密着性の低さ等の問題により高温高湿条件でいわゆる基板/樹脂間で剥離現象が見られるなどの問題があった。
本発明はかかる問題を解決し、ダークスポットの経時的拡大を十分かつ安定に抑制することが可能な有機電界発光素子およびその製造方法を提供することが目的である。
かかる課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、軟化点50℃以上のエポキシ化合物を有する有機電界発光素子封止用樹脂組成物であって、該エポキシ化合物が一般式(1)で表される有機電界発光素子封止用樹脂組成物である。
本発明によれば、本発明に係る有機電解発光素子を長期に使用したとしても、ダークスポットの発生ないし拡大を防止しうる。
以下では本発明を詳しく説明するが、本発明は例示した形式や構造をもつ有機電界発光素子の製造方法に限定されるわけではない。したがって、単一発光素子、セグメント型、単純マトリクス型、アクティブマトリクス型などの発光素子の形式や、カラー、モノクロなどの発光色数を問わず任意の構造の有機電界発光素子に適用することが可能である。
本発明における有機電界発光素子では、例えば図1(a)に示すように、第一電極2,有機層、第二電極8が順次積層された領域である表示領域の周辺を囲む位置に接着剤を配置する方法、図1(b)に示すように表示領域を被覆する位置に接着剤を配置する方法、図1(c)に示すように表示領域を保護膜26で被覆した後に接着剤で被覆する方法など、いずれの配置でも用いることができる。接着剤を配置する方法としては、線状の配置を行うのであればディスペンサやスクリーン印刷法、面状の配置を行うのであれば、スピンコーティング法、スリットダイコーティング法、スクリーン印刷法などが好適な例として挙げることができる。
本発明における有機電界発光素子封止用樹脂組成物では、軟化点50℃以上のエポキシ化合物を必須成分とする。軟化点50℃以上のエポキシ化合物は室温で固体であるため、取扱が困難であり、従来は有機電界発光素子封止用樹脂組成物としては用いることができなかった。本発明では、反応性希釈剤や室温液状のアミノアミド樹脂(硬化剤)を添加することにより、室温で液体状態としたり、あるいは、軟化点が降下することにより、塗工性に優れた有機電界発光素子封止用樹脂組成物とすることができた。
本発明における有機電界発光素子では、屋外や車内などの苛酷な条件での使用が想定され、具体的には−20℃から80℃の範囲に渡る温度条件下での耐久性が必要となる。特に高温側では有機電界発光素子のダークスポットの拡大が顕著であり、本発明では有機電界発光素子のダークスポット拡大と有機電界発光素子封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度の間に強い相関関係があることを見出した。すなわち有機電界発光素子封止用樹脂組成物はガラス転移温度以上の高温にさらされるとガラス基板界面や封止板界面との密着性が低下し、これら界面を透過して表示領域に浸入する水分が増大する。
本発明に用いる有機電界発光素子封止用樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度は80℃以上である。さらに好ましくは100℃以上である。かかる温度以下であると高温域でのダークスポットの抑制が困難である。上限としては特に制限はないが、300℃以下が適当である。なお、有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は示差熱分析(DSC)法等によって簡単に測定することができる。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は、主剤、硬化剤、および必要に応じて混合する反応性希釈剤の組み合わせによって設計することができるが、ガラス転移点温度が80℃以上となるように選択することが肝要である。なお、本発明におけるガラス転移温度は、予め封止用樹脂組成物を200℃程度でアニールした後に測定することが必要である。
本発明における有機電界発光素子の製造方法では、軟化点50℃以上のエポキシ樹脂(25℃では固体)を用いるため、後述する反応性希釈剤を添加しない場合は、少なくとも以下A〜Dの工程を行う必要がある。すなわち、
A:軟化点が50℃以上のエポキシ樹脂を少なくとも50℃以上の温度で加熱し、エポキシ化合物の粘度を調整する工程。
B:前記エポキシ樹脂化合物とアミノアミド樹脂を混合・攪拌し有機電界発光素子封止用樹脂組成物とする工程。
C:前記有機電界発光素子封止用樹脂組成物を基板、あるいは封止板に塗布する工程。
D:前記基板と前記封止板とを貼り合わせる工程。
である。
A:軟化点が50℃以上のエポキシ樹脂を少なくとも50℃以上の温度で加熱し、エポキシ化合物の粘度を調整する工程。
B:前記エポキシ樹脂化合物とアミノアミド樹脂を混合・攪拌し有機電界発光素子封止用樹脂組成物とする工程。
C:前記有機電界発光素子封止用樹脂組成物を基板、あるいは封止板に塗布する工程。
D:前記基板と前記封止板とを貼り合わせる工程。
である。
本発明に用いる有機電界発光素子封止用樹脂組成物には、アミノアミド樹脂が用いられる。これは、後述の他の成分であるエポキシ樹脂に対して硬化剤として作用する。硬化剤には、一般に脂肪族アミン、芳香族アミン、第二および第三アミン、複素環状ジアミン変性物等のアミン類、無水フタル酸、無水マレイン酸等の酸無水物、メルカプタン基を有するポリスルフィッド樹脂等が知られてはいるが、さまざまなものがあるが、本発明においては、中でもアミノアミド樹脂を用いることが必要である。
このアミノアミド樹脂とは、(ポリ)アミンとポリカルボン酸から合成される分子内に活性アミノ基を有する、オリゴマーないしポリマーと言えるような分子量を有する樹脂を言う。具体的には、ダイマー酸、ステアリン酸、コハク酸、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのカルボン酸を有する化合物と、小過剰量の脂肪族アミン、芳香族アミンから合成される化合物などが挙げられる。
アミノアミド樹脂を用いることによって、疎水基と親水基を同時に有するため非接着物への塗れ性が高く、従って密着性が良好となる。このため、封止板あるいは基板と有機電界発光素子封止用樹脂組成物との密着性が高くなり、水分が外部から封止空間へと浸入することを効果的に抑制することができる。また疎水基を有することから、通常のアミン系硬化物等に比べて水分遮蔽性に優れ、樹脂中の水分拡散を効果的に抑制することができる。さらに、室温においてエポキシ樹脂(主剤)との硬化が可能であることから、樹脂硬化時の有機薄膜層等への熱的損傷の恐れがない。
次に、本発明に用いる軟化点50℃以上のエポキシ化合物としては、下記一般式(1)で示されるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、更に具体的には、下記一般式(2)で示されるナフタレン型エポキシ樹脂、下記一般式(3)において、R31,とR38がグリシジルオキシフェニル基であるトリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、下記一般式(3)において、R25とR29のうち少なくとも一つと、R32とR36のうち少なくとも一つと、R39とR43のうち少なくとも1つがメチル基であるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、下記一般式(4)で示されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、および下記一般式(5)および一般式(6)で示されるビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上の化合物が用いられる。これらのエポキシ樹脂については、特開平5−109933号公報、特開平5−262851号公報、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、新保正樹編)、特許2927222号などに記載されている公知の方法で製造することができる。
一般に知られるエポキシ樹脂にはビスフェノールA型、フェノールノボラック型、ポリフェノール型、ポリヒドロキシベンゼン型、ビニルポリマー型、芳香族カルボン酸型、シクロヘキセン型などさまざまなものがあるが、本発明においては特に、高ガラス転移温度を実現でき、かつ疎水性の高い骨格を持つものとできるので、上記特定のエポキシ樹脂が用いられるのである。かかる材料を用いることで従来のエポキシ樹脂を用いた場合には得られない、劇的な耐熱性、耐湿性を改善し、アミノアミド樹脂との併用によって可撓性(靱性)をさらに具備する有機電界発光素子封止用樹脂組成物とすることができるのである。
また、前記の他の成分であるエポキシ樹脂のエポキシ当量については、小さい方がエポキシ基の架橋密度が高くなり、硬化物のガラス転移温度は高くなるが、硬化収縮によって界面に発生する応力が大きくなり密着性が低下する。このため、エポキシ当量は110以上300以下であることが好ましく、更に好ましくは120以上250以下であることが望ましい。
また、本発明に用いる有機電界発光素子封止用樹脂組成物は、25℃における粘度が5000cP以下の反応性希釈剤を含むことができる。前記のエポキシ樹脂は室温においては固体状態であり取り扱いが困難で塗工性も十分ではなかった。係る反応性希釈剤を用いることで、適切な粘度に調整しえ、かつ、水分の進入の阻止にも作用し、有機電界発光素子の封止剤において優れた効果を特に発揮できることを見出した。すなわち、いわゆる低粘度の希釈剤としては、ジブチルフタレート、グリコールのエーテル、エステル等の非反応性希釈剤やエポキシ基を含有する反応性希釈剤が知られてはいるが、本発明においては、反応性希釈剤が採用されるのである。
本発明に用いる反応性希釈剤とは有機電界発光素子封止用樹脂組成物の硬化に作用する官能基(例えば、エポキシ基)を含有し、有機電界発光素子封止用樹脂組成物の粘度を低下させる作用を有する化合物を言う。反応性希釈剤の粘度は、混合樹脂の粘度を効果的に減じるためには25℃において5000cP以下である。好ましくは、4000cP以下である。下限としては特に制限はないが、作業性の観点から100cP以上とすることが適当である。このような反応性希釈剤としては、ジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパングリシジルエーテル等の脂肪族ジグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキサイド等の脂環族エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ等の芳香族エポキシ化合物等が挙げられる。特に芳香族エポキシ化合物を用いた場合は、主剤エポキシ樹脂との相溶性、更に耐熱性や水分の封止効果に優れるために好適に用いられる。
なお、反応性希釈剤を用いる場合には、A〜Dの工程となる。
A:軟化点が50℃以上のエポキシ樹脂を少なくとも50℃以上の温度で加熱し、25℃における粘度が5000cP以下の反応性希釈剤を混合する工程
B:前記混合したエポキシ樹脂化合物とアミノアミド樹脂を混合・攪拌し有機電界発光素子封止用樹脂組成物とする工程。
C:前記有機電界発光素子封止用樹脂組成物を基板、あるいは封止板に塗布する工程。
D:前記基板と前記封止板とを貼り合わせる工程
である。
A:軟化点が50℃以上のエポキシ樹脂を少なくとも50℃以上の温度で加熱し、25℃における粘度が5000cP以下の反応性希釈剤を混合する工程
B:前記混合したエポキシ樹脂化合物とアミノアミド樹脂を混合・攪拌し有機電界発光素子封止用樹脂組成物とする工程。
C:前記有機電界発光素子封止用樹脂組成物を基板、あるいは封止板に塗布する工程。
D:前記基板と前記封止板とを貼り合わせる工程
である。
本発明に用いる有機電界発光素子封止用樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない限り、アミノアミド樹脂や特定のエポキシ樹脂や反応性希釈剤以外の別なる成分が含有されていても構わない。例えば、有機若しくは無機の球状ないし線状の粒子や脂肪族アミン、芳香族アミン、第二および第三アミン、複素環状ジアミン変性物等のアミン類、無水フタル酸、無水マレイン酸等の酸無水物、メルカプタン基を有するポリスルフィッド樹脂等の硬化促進剤、また、他のエポキシ樹脂その他の合成樹脂を用いることができる。
本発明に用いる有機電界発光素子封止用樹脂組成物は無溶剤であることが好ましい。溶剤とは例えば、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、トリクロロエチレン、クロロホルムのようなハロゲン化炭化水素類、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エステルなどのエステル類、乳酸エチルなどのアルコールエステル類、アセト酢酸エチルなどのケトンエステル類、エチルエーテルなどのエーテル類、アセトニルメタノールなどのケトンアルコール類、ブチルセロソルブなどのエーテルアルコール類、アセタールエチルエーテルなどのケトンエーテル類、酢酸ブチルセロソルブなどのエステルエーテル類などであり、接着作用には直接に関与しない物質である。
有機電界発光素子封止用樹脂組成物の混合比は、エポキシ樹脂と反応性希釈剤の混合物100(g)に対する硬化剤の添加量は、計算上は(アミン当量/エポキシ樹脂と反応性希釈剤の混合物のエポキシ当量)×100(g)が妥当であるが、硬化剤の添加量を加減することにより硬化後の樹脂の耐熱性や可撓性を調節することが可能である。具体的には、硬化剤の添加量(g)は当量計算による値の±20%の範囲内であることが好ましい。
有機電界発光素子封止用樹脂組成物の塗布に際しては、スクリーン印刷法やディスペンサ塗布法、スリットダイコーティング法など従来公知の方法が採用しうる。
さらに本発明では樹脂密着性を向上させるために、有機電界発光素子封止用樹脂組成物が硬化する時に基板と封止板とを貼り合わせる方向に圧力をかける手段をもちいることができ、基板あるいは封止板と有機電界発光素子封止用樹脂組成物との密着性において効果的である。圧力を付加することにより被接着物表面の微少な凹凸部に有機電界発光素子封止用樹脂組成物が入り込み、密着性が向上する。付加する圧力については、樹脂粘度、硬化温度、被接着物の材質などさまざまな条件により最適値があるので、一概には規定できないが、少なくとも0.01kg/cm2以上の大きさがあれば十分である。圧力を付加する方法としては、素子の上におもりを乗せるような方法、封止を行う処理室を満たすガスや液体等の媒質に静水圧を付加する方法などいずれの方法でも構わない。
また基板あるいは封止板と有機電界発光素子封止用樹脂組成物とが形成する界面状態は非常に重要であり、多くの場合有機電界発光素子封止用樹脂組成物が硬化する時に接着界面に歪み応力が発生し、この歪み応力により接着界面が剥離を起こすことがある。そこで、接着界面の密着性を向上させるための工程が重要になってくる。
上記圧力をかける方法の他に、樹脂密着性を向上させるための方法としては、基板、封止板にプライマー処理を施すことが効果的である。プライマー処理とは、樹脂と基板、樹脂と封止板界面の親和性を高めるために、基板、封止版表面の有機電界発光素子封止用樹脂組成物を塗布する箇所に予め下地処理をすることである。
プライマーの好適な例としては、シラン系カップリング剤を溶剤で希釈したものが挙げられる。溶剤としては、アルコール類、トルエン、キシレン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトンなどを用いることができ、シランカップリング剤を希釈する場合、1〜20%程度希釈したものを好適なものとして用いることができる。プライマー処理方法は、基板あるいは、封止板表面にプライマーを塗布、乾燥させるだけで良いが、プライマー塗布前に基板、封止板を溶剤等で清掃するとさらに密着性が向上する。
有機電界発光素子封止用樹脂組成物の硬化条件は、室温での硬化に限定されるわけではなく、必要に応じて有機電界発光素子を劣化させない範囲で温度条件を選択できるのはもちろんである。さらに有機電界発光素子封止用樹脂組成物と封止板との密着性を向上させるためには、封止板を適当な溶剤を用いて洗浄したり、UV処理を施して封止板の表面を清浄化する方法などが効果的である。
封止板にはガラス、樹脂、あるいはアルミニウムやステンレス等の金属など水分透過率の小さい材料を板状もしくはフィルム状に形成したものを用いることができる。これらは単独系であっても、例えばポリエチレンなどの樹脂フィルム上にアルミニウムなどの金属を蒸着した複合系であってもよい。
本発明では封止板21の形状は特に限定されず、図2に示すような凹部24を形成したり、図3に示すような脚部25を形成するなどして、基板と封止板との接着位置を規定することもできる。このようにすることで、封止内部空間23にガスやオイルを満たしたり、吸湿剤を設けるための容積を確保することもできる。同様の効果は接着手段の厚みを大きくすることなどによっても得ることができる。さらに本発明の発光素子は、必要に応じてあらかじめ封止板表面に、吸湿効果を有するゲッター膜などを形成したり、反射防止効果を有する黒色膜あるいは光吸収膜を形成したものと用いることもできる。吸湿剤としてはシリカゲル、ゼオライト、活性炭、酸化カルシウム、酸化ゲルマニウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、五酸化リン、塩化カルシウムなどを、前記ゲッター膜としてはアルミニウム、マグネシウム、バリウム、チタンなどの金属蒸着膜を例示することができる。
本発明の有機電界発光素子に用いる第一電極と第二電極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明であることが望ましい。通常、基板上に形成される第一電極を透明電極とし、これを陽極とする。
好ましい透明電極材料としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、ITOなどをあげることができる。パターニングを施す目的からは、加工性に優れたITOを用いることが好ましい。
第一電極をパターニングする場合には、ウエットエッチングを伴うフォトリソグラフィ法を用いることができる。第一電極のパターン形状は特に限定されず、用途によって最適パターンを選択すればよい。本発明では一定の間隔をあけて配置された複数のストライプ状電極を好的な例として挙げることができる。
透明電極の表面抵抗を下げたり、電圧降下抑制のために、ITOには少量の銀や金などの金属が含まれていてもよく、また、錫、金、銀、亜鉛、インジウム、アルミニウム、クロム、ニッケルをITOのガイド電極として使用することも可能である。特に、クロムはブラックマトリックスとガイド電極の両方の機能を持たせることができることから好適な金属である。素子の消費電力の観点からは、ITOは低抵抗であることが望ましい。例えば、300Ω/□以下のITO基板(ITO薄膜を形成した透明基板)であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度のITO基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を使用することも可能である。ITOの厚みは抵抗値と関係があり一概に規定できないが、通常50〜300nmである。ITO膜形成方法は、電子ビーム法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法など特に制限を受けるものではない。
透明電極は可視光線透過率が30%以上あれば使用に大きな障害はないが、理想的には100%に近い方が好ましい。基本的には可視光全域において同程度の透過率をもつことが好ましいが、発光色を変化させたい場合には積極的に光吸収性を付与させることも可能である。このような場合にはカラーフィルターや干渉
フィルターを用いて変色させる方法が技術的に容易である。
フィルターを用いて変色させる方法が技術的に容易である。
本発明の電界発光素子が具備する薄膜層は、発光層とその他の機能層とから構成される。発光層は発光が行われる機能層である。その他の機能層としては、発光層に電子を注入し若しくは電子を移送するための電子輸送層(該層に用いられる材料を以下電子輸送材料という。)や発光層に正孔を注入し若しくは正孔を移送するための正孔輸送層(該層に用いられる材料を以下正孔輸送材料という。)などが挙げられる。
正孔輸送性材料としては、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)やN,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(NPD)などに代表されるトリフェニルアミン類、N−イソプロピルカルバゾール、ビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやポリスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリフェニレンビニレンなどが好ましいが、特に限定されるものではない。
発光層の材料は、アントラセンやピレン、そして8−ヒドロキシキノリンアルミニウムの他には、例えば、ビススチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そしてポリチオフェン誘導体などが使用できる。また、発光層に添加するドーパントとしては、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン660,DCM1、ペリノン、ペリレン、クマリン540,ジアザインダセン誘導体などがそのまま使用できる。
電子輸送材料としては、公知の材料を適宜採用することができる。
以上の正孔輸送層、発光層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
以上の正孔輸送層、発光層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
上記正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの有機層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング法などがある。特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着などの蒸着法が特性面で好ましい。層の厚みは、有機層の抵抗値にもよるので限定することはできないが、通常10〜1000nmの間から選ばれる。
第二電極となる陰極は、電子を本発明の素子に具備される電子輸送層あるいは発光層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されない。従って、アルカリ金属などの低仕事関数金属の使用も可能であるが、電極の安定性を考えると、白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、マグネシウム、インジウムなどの金属、またはこれら金属と低仕事関数金属との合金などが好ましい例として挙げられる。また、あらかじめ有機層に低仕事関数金属を微量ドーピングしておき、その後に比較的安定な金属を陰極として成膜することで、電極注入効率を高く保ちながら安定な電極を得ることもできる。これらの電極の作製法も抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング法などのドライプロセスが好ましい。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
実施例1
厚さ1.1mmの無アルカリガラス表面にスパッタリング蒸着法によって厚さ130nmのITO透明電極膜が形成されたITO基板を用意した。このITO膜をフォトリソ法を用いてパターニングした後、46mm×38mmの大きさに切断して、基板中央部に幅12mmのITO膜(第一電極)が存在するようにパターニングして基板を作製した。
厚さ1.1mmの無アルカリガラス表面にスパッタリング蒸着法によって厚さ130nmのITO透明電極膜が形成されたITO基板を用意した。このITO膜をフォトリソ法を用いてパターニングした後、46mm×38mmの大きさに切断して、基板中央部に幅12mmのITO膜(第一電極)が存在するようにパターニングして基板を作製した。
この基板をアルカリ洗浄、UVオゾン洗浄してから蒸着機にセットし、2×10-4Paの真空度まで排気した。15mm角の開口部を有する発光層用シャドーマスクを配置した状態で、水晶振動子による膜厚モニター表示値で銅フタロシアニン10nm、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)50nmおよびトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)50nmを蒸着した。その後、薄膜層をリチウム蒸気に曝してドーピング(膜厚換算量0.5nm)した。次に、5×12mmの開口部を4つ有する第二電極用シャドーマスクに交換し、真空度3×10-4Paでアルミニウムを120nmの厚さに蒸着して、第二電極をパターニングした。このようにして基板上に4つの緑色発光領域を有する有機電界発光素子を作製した。有機電界発光素子を蒸着機から取り出し、ロータリーポンプによる減圧雰囲気下で20分間保持した後に、露点−90℃のアルゴン雰囲気のグローブボックスに移した。
次に下記一般式(7)で示されるエポキシ当量170のトリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂(軟化点55℃)と反応性希釈剤として下記一般式(8)で示されるエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:1に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合し、十分攪拌した。その後攪拌した樹脂をロータリーポンプによる減圧雰囲気下に5分間保持することにより、樹脂中の気泡と吸湿水分を極力除去した。この混合樹脂(有機電界発光素子封止用樹脂組成物)を上記グローブボックス内で基板上の発光領域を取り囲む位置に塗布し、無アルカリガラス製の封止板を貼り合わせて封止した。貼り合わせる際には、0.1kg/cm2の圧力を印加し密着性を向上させた。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を500時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は120℃であった。
なお、上記トリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂はそれぞれ、特開平5−262851号公報、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、新保正樹編)などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
実施例1記載のエポキシ当量170のトリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂と反応性希釈剤として実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を350時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は105℃であった。
実施例3
下記一般式(9)で示されるエポキシ当量165のナフタレンジオール型エポキシ樹脂(軟化点55℃)と実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を350時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は105℃であった。
下記一般式(9)で示されるエポキシ当量165のナフタレンジオール型エポキシ樹脂(軟化点55℃)と実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を350時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は105℃であった。
なお、上記ナフタレンジオール型エポキシ樹脂は、特開平5−109933号公報などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
実施例3記載のエポキシ当量165のナフタレンジオール型エポキシ樹脂と下記一般式(10)で示されるエポキシ当量123のトリメチロールプロパングリシジルエーテル(ZX−1542、室温粘度74cp、東都化成社製)を重量比で1:1に秤量、120℃で溶解させたものアミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で5:2に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を300時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は100℃であった。
下記一般式(11)で示されるエポキシ当量205のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(軟化点65℃)と実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:1に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を300時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は125℃であった。
なお、上記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、新保正樹編)などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
実施例3記載のエポキシ当量165のナフタレンジオール型エポキシ樹脂とアミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を有機電界発光素子封止用樹脂組成物として封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を250時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は145℃であった。
実施例7
下記一般式(12)で示されるエポキシ当量188のビフェニル型エポキシ樹脂(軟化点105℃)とアミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を有機電界発光素子封止用樹脂組成物として封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を250時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は120℃であった。
下記一般式(12)で示されるエポキシ当量188のビフェニル型エポキシ樹脂(軟化点105℃)とアミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を有機電界発光素子封止用樹脂組成物として封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を250時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は120℃であった。
なお、上記ビフェニル型エポキシ樹脂は、特開平5−109933号公報などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
下記一般式(13)で示されるエポキシ当量249のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(軟化点55℃)と実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:1に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を300時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は115℃であった。
なお、上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、特許2927222号などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
実施例7記載のエポキシ当量188のビフェニル型エポキシ樹脂と実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。
得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を300時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は110℃であった。
実施例10
実施例1記載のエポキシ当量170のトリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂と反応性希釈剤として実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、ジエチレントリアミン(脂肪族アミン樹脂、和光純薬工業(株)製)を重量比で7:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を200時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は105℃であった。
実施例1記載のエポキシ当量170のトリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂と反応性希釈剤として実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、ジエチレントリアミン(脂肪族アミン樹脂、和光純薬工業(株)製)を重量比で7:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、99%以上の発光領域を200時間まで維持していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は105℃であった。
比較例1
下記一般式(14)で示されるエポキシ当量175のフェノールノボラック型エポキシ樹脂(室温粘度25000cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、200時間以内に基板/有機電界発光素子封止用樹脂組成物界面で剥離現象が見られた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は120℃であった。
下記一般式(14)で示されるエポキシ当量175のフェノールノボラック型エポキシ樹脂(室温粘度25000cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で3:1に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、200時間以内に基板/有機電界発光素子封止用樹脂組成物界面で剥離現象が見られた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は120℃であった。
なお、上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、新保正樹編)などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
実施例3記載のエポキシ当量165のナフタレンジオール型エポキシ樹脂と実施例4記載のエポキシ当量123のトリメチロールプロパングリシジルエーテル(ZX−1542、室温粘度74cp、東都化成社製)を重量比で1:2に秤量、120℃で溶解させたものと、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で9:4に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、80%以上の発光領域が100時間以内に非発光化していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は78℃であった。
比較例3
実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で10:3に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、80%以上の発光領域が100時間以内に非発光化していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は75℃であった。
実施例1記載のエポキシ当量183のビスフェノールF型エポキシ樹脂(室温粘度2180cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で10:3に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、80%以上の発光領域が100時間以内に非発光化していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は75℃であった。
比較例4
下記一般式(15)で示されるエポキシ当量175のビスフェノールA型エポキシ樹脂(室温粘度4500cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で10:3に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、80%以上の発光領域が100時間以内に非発光化していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は78℃であった。
下記一般式(15)で示されるエポキシ当量175のビスフェノールA型エポキシ樹脂(室温粘度4500cP)と、アミノアミド樹脂(「バーサミド」140、コグニスジャパン社製)を重量比で10:3に混合した樹脂を用いて封止を行う以外は実施例1と同様にして実験を行った。得られた素子を60℃、90%RHの雰囲気下に放置したところ、封止直後に観察された発光領域のうち、80%以上の発光領域が100時間以内に非発光化していた。硬化後の有機電界発光素子封止用樹脂組成物のガラス転移温度は78℃であった。
なお、上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、新保正樹編)などに記載されている公知の方法によって製造が可能である。
1 基板
2 第一電極
3 駆動源
5 正孔輸送層
6 発光層
8 第二電極
21 封止板
22 有機電界発光素子封止用樹脂組成物
23 内部空間
24 凹部
25 脚部
26 保護膜
2 第一電極
3 駆動源
5 正孔輸送層
6 発光層
8 第二電極
21 封止板
22 有機電界発光素子封止用樹脂組成物
23 内部空間
24 凹部
25 脚部
26 保護膜
Claims (4)
- 有機電界発光素子封止用樹脂組成物が、下記(1)〜(3)の各化合物を必須成分とし、かつ硬化後の樹脂組成物のガラス転移温度が80℃以上であることを特徴とする請求項1記載の有機電界発光素子封止用樹脂組成物。
(1)アミノアミド樹脂。
(2)軟化点50℃以上のエポキシ化合物として、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、およびビフェニル型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上の化合物。
(3)25℃における粘度が5000cP以下の反応性希釈剤。 - 基板上に形成された第一電極と、第一電極上に形成された有機化合物からなる発光層を少なくとも含む薄膜層と、該薄膜層上に形成された第二電極とを含み、請求項1または2記載の有機電界発光素子封止用樹脂組成物を用いて基板と封止板とを貼り合わせたことを特徴とする有機電界発光素子。
- 請求項3の有機電界発光素子を製造する方法であって、下記A〜Dの工程を含む有機電界発光素子の製造方法。
A:軟化点が50℃以上のエポキシ樹脂を少なくとも50℃以上の温度で加熱し、エポキシ化合物の粘度を調整する工程。
B:前記エポキシ樹脂化合物とアミノアミド樹脂を混合・攪拌し有機電界発光素子封止用樹脂組成物とする工程。
C:前記有機電界発光素子封止用樹脂組成物を基板、あるいは封止板に塗布する工程。
D:前記基板と前記封止板とを貼り合わせる工程。
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