JP2020516752A - 有機電子素子封止用組成物 - Google Patents

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Abstract

本出願は、有機電子素子封止用組成物およびこれを含む有機電子装置に関し、外部から有機電子装置に流入する水分または酸素を効果的に遮断できる構造の形成が可能で、有機電子装置の寿命を確保することができ、前面発光型有機電子装置に適用されて、優れた光学特性および工程性を有すると共に、有機電子素子の物理的、化学的損傷を防止できる封止用組成物およびこれを含む有機電子装置を提供する。

Description

関連出願との相互引用
本出願は、2017年4月21日付けの韓国特許出願第10−2017−0051447号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
技術分野
本出願は、有機電子素子封止用組成物、これを含む有機電子装置および前記有機電子装置の製造方法に関する。
有機電子装置(OED;organic electronic device)は、正孔および電子を利用して電荷の交流を発生する有機材料層を含む装置を意味し、その例としては、光電池装置(photovoltaic device)、整流器(rectifier)、トランスミッター(transmitter)および有機発光ダイオード(OLED;organic light emitting diode)等が挙げられる。
前記有機電子装置のうち有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Didoe)は、従来の光源に比べて、電力消費量が少なく、応答速度が速く、表示装置または照明の薄型化に有利である。また、OLEDは、空間活用性に優れていて、各種携帯用機器、モニター、ノートパソコンおよびテレビを含む多様な分野において適用されるものと期待されている。
OLEDの発光構造は、背面発光構造(Bottom Emission)と前面発光構造(Top Emission)がある。このうち、前面発光構造は、背面発光構造に比べて開口率(Aperture Ratio)が高いため、超高解像度の具現が容易であり、輝度が高く、電力消費と寿命などに優れた素子を具現することができる。
しかしながら、前面発光構造のOLEDは、生成された光の出射面が無色、透明でなければならないので、シール材も無色、透明でなければならないという制約がある。また、OLED素子のシール時にODF(one drop filling)工程で使用されるシール材は、均一な塗膜を形成するために、低粘度であり、且つ、時間による経時変化が少ないことが求められ、組成物のアウトガスによる劣化を抑制できる封止用組成物の提供が要求される。
本出願は、外部から有機電子装置に流入する水分または酸素を効果的に遮断できる構造の形成が可能で、有機電子装置の寿命を確保することができ、前面発光型有機電子装置に適用されて、優れた光学特性および工程性を有すると共に、有機電子素子の物理的、化学的損傷を防止できる封止用組成物およびこれを含む有機電子装置を提供する。
本出願は、有機電子素子封止用組成物に関する。前記組成物は、粘着剤組成物または接着剤組成物であってもよい。前記封止組成物は、例えば、OLEDなどのような有機電子装置を封止またはカプセル化することに適用される封止材であってもよい。一例において、本出願の封止組成物は、有機電子素子の前面を封止またはカプセル化することに適用され得る。したがって、前記封止組成物がカプセル化に適用された後には、有機電子装置の前面を封止する形態で存在することができる。
本明細書で、用語「有機電子装置」は、互いに対向する一対の電極の間に正孔および電子を利用して電荷の交流を発生する有機材料層を含む構造を有する物品または装置を意味し、その例としては、光電池装置、整流器、トランスミッターおよび有機発光ダイオード(OLED)等が挙げられるが、これに制限されるものではない。本出願の一例において、前記有機電子装置は、OLEDであってもよい。
例示的な有機電子素子封止用組成物は、硬化性化合物;熱開始剤;および硬化遅延剤を含むことができる。前記で、封止組成物は、下記一般式1を満たすことができる。
[一般式1]
0.03<R/P<0.6
前記一般式1で、Rは、前記硬化性化合物100重量部に対する硬化遅延剤の重量部であり、Pは、前記硬化性化合物100重量部に対する熱開始剤の重量部である。本明細書で、重量部とは、各成分間の重量比を意味する。具体的に、前記R/Pの範囲は、0.0305〜0.550、0.0307〜0.530、0.0308〜0.500または0.0309〜0.495の範囲内であってもよい。
本出願は、前面発光型有機電子素子上に直接前記素子と接触するように適用される封止用組成物を提供することにより、硬化後に優れた光学特性を有しなければならず、前記組成物の硬化時に発生するアウトガスによる素子の損傷を防止しなければならず、また、均一な塗膜が可能で、且つ、十分な可使時間を確保することができる工程性を有しなければならず、また、高温の工程で熱安定性が必要である。本出願は、前述した一般式1を満たす組成物を提供することにより、前記光学特性、素子信頼性、工程性および熱安定性を同時に具現し得る有機電子素子封止用組成物を提供することができる。また、前記のような効果を具現するために、本出願は、後述する化合物の種類および各組成の含量を調節することができるが、これに限定されるものではない。
本出願の具体例において、前記硬化性化合物は、カチオン硬化性化合物であってもよい。また、前記硬化性化合物は、少なくとも一つ以上の硬化性官能基を含むことができる。前記硬化性官能基は、例えば、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、エポキシド基、環状エーテル基、スルフィド基、アセタール基およびラクトン基から選択される一つ以上であってもよい。また、前記硬化性化合物は、一官能化合物または二官能以上の化合物であってもよく、一官能化合物および二官能以上の化合物の組合せであるか、または、二官能以上の化合物の組合せであってもよい。前記硬化性化合物は、有機電子素子の封止に適切な架橋度を具現して、高温高湿での優れた耐熱耐久性を具現する。
一例において、前記硬化性化合物は、前記組成物内で70重量%以上、75重量%以上、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以上、95重量%以上または98重量%以上の比率で含まれ得る。上限は、特に限定されないが、99.9重量%または99.8重量%であってもよい。
一例において、前記硬化性化合物は、分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物を含むことができる。前記分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物は、分子構造内に環構成原子が3〜10、4〜8または5〜7の範囲内で存在することができ、前記化合物内に環形構造が1以上または2以上、10以下で存在することができる。また、一例において、前記分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物は、少なくとも互いに異なる2種以上の化合物が含まれ得る。前記分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物として、その種類は、特に制限されないが、脂環族エポキシ化合物または芳香族エポキシ化合物を含むことができる。
一例において、脂環族エポキシ化合物は、下記化学式1の単位を含むエポキシシクロヘキサン化合物であってもよい。
Figure 2020516752
化学式1でRおよびRは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、Xは、エポキシ基含有置換基を示す。
また、脂環族エポキシ化合物は、下記化学式2で表される化合物を含むことができる。
Figure 2020516752
化学式2でYは、単一結合であるか、炭素数1〜18の直鎖状または分岐鎖状アルキレン基、−CO−、−O−CO−O−、−COO−、−O−および−CONH−よりなる群から選択される1種以上であり、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。
前記脂環式エポキシ化合物としては、例えば、エポキシシクロヘキシルメチルエポキシシクロヘキサンカルボキシレート系化合物;アルカンジオールのエポキシシクロヘキサンカルボキシレート系化合物;ジカルボン酸のエポキシシクロヘキシルメチルエステル系化合物;ポリエチレングリコールのエポキシシクロヘキシルメチルエーテル系化合物;アルカンジオールのエポキシシクロヘキシルメチルエーテル系化合物;ジエポキシトリスピロ系化合物;ジエポキシモノスピロ系化合物;ビニルシクロヘキセンジエポキシド化合物;エポキシシクロペンチルエーテル化合物またはジエポキシトリシクロデカン化合物などが使用できる。これらは、高温でも安定しており、硬化後に無色透明であり、丈夫であり(toughness)、表面硬度に優れている。
前記のような脂環族エポキシ化合物としては、例えば、それぞれ、下記化学式3〜7で表される化合物を例示することができる。
Figure 2020516752
化学式3で、R〜Rは、それぞれ、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、Zは、炭素数1〜4のアルキレン基を示す。
Figure 2020516752
化学式4で、R〜Rは、それぞれ、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、nは、1〜20の整数を示す。
Figure 2020516752
化学式5で、R〜Rは、それぞれ、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、nは、1〜20の整数を示す。
Figure 2020516752
化学式6で、R〜Rは、それぞれ、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、mは、1〜20の整数を示す。
Figure 2020516752
化学式7で、R〜Rは、それぞれ、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、pは、1〜20の整数を示す。
より具体的には、成分脂環式エポキシ化合物は、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)オキサレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)ピペレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(6−メチル−3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−2−メチルシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ−2−メチル)シクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ−3−メチル)シクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ−5−メチル)シクロヘキサンカルボキシレートおよびこれらのカプロラクトン付加物、リモネンジオキシド、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ダイセルコーポレーション社のセロキサイド2021P、または8000等を例示することができ、2種以上を組合わせて使用できる。これらは、通常の方法により合成され得、市販品を使用することもできる。前記脂環式エポキシ化合物を使用して、本出願による硬化性組成物の硬化時に無色透明性、低温硬化性および耐薬品性、高温高湿での耐熱耐久性などの物性を確保することができる。
一例において、硬化性化合物は、オキセタン基を有する化合物をさらに含むことができる。本明細書で用語「オキセタン基を有する化合物またはオキセタン化合物」は、オキセタニル基を少なくとも一つ以上有する化合物を意味し、オキセタニル基は、分子構造内に4員環状エーテル基を意味する。
オキセタン化合物として、分子内に1個のオキセタニル基を有する化合物(以下、「単官能オキセタン」という)、および分子内に2個以上のオキセタニル基を有する化合物(以下、「多官能オキセタン」という)を例示することができる。
単官能オキセタンとしては、3−エチル−3−(2−エチルヘキシルオキシメチル)オキセタンのようなアルコキシアルキル基含有単官能オキセタン、3−エチル−3−フェノキシメチルオキセタンのような芳香族基含有単官能オキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンのような水酸基含有単官能オキセタンなどが使用できる。
多官能オキセタンとしては、例えば3−エチル−3−〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕オキセタン、1,4−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕ベンゼン、1,4−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ベンゼン、1,3−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ベンゼン、1,2−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ベンゼン、4,4’−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ビフェニル、2,2’−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ビフェニル、2,7−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ナフタレン、ビス〔4−{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}フェニル〕メタン、ビス〔2−{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}フェニル〕メタン、2,2−ビス〔4−{(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}フェニル〕プロパン、ノボラック型フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の3−クロロメチル−3−エチルオキセタンによるエーテル化変性物、3(4),8(9)−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、2,3−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕ノルボルナン、1,1,1−トリス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕プロパン、1−ブトキシ−2,2−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシメチル〕ブタン、1,2−ビス〔{2−(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ}エチルチオ〕エタン、ビス〔{4−(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルチオ}フェニル〕スルフィド、1,6−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕−2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロヘキサン、3−〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕プロピルトリエトキシシランの加水分解縮合物、テトラキス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル〕シリケートの縮合物などが使用できる。
一例において、硬化性化合物は、前述した分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物および/またはオキセタン基を有する化合物を含むことができる。すなわち、前記硬化性化合物は、オキセタン化合物無しに分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物の単独だけで構成され得るが、これに限定されるものではなく、オキセタン基を有する化合物がさらに含まれ得る。前記オキセタン基を有する化合物がさらに含まれる場合、前記オキセタン基を有する化合物は、分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物100重量部に対して3〜50重量部の範囲内で含まれ得る。前記含量範囲の下限は、3.5重量部以上、4重量部以上、4.5重量部以上、5.1重量部以上、10重量部以上、20重量部以上、30重量部以上または35重量部以上であってもよい。また、前記含量範囲の上限は、48重量部以下、45重量部以下、44重量部以下、43重量部以下、40重量部以下、35重量部以下、25重量部以下、15重量部以下または8重量部以下の範囲であってもよい。本出願は、前記含量比率を調節することにより、有機電子素子を前面封止する工程で、均一な塗膜が可能で、且つ、可使時間が十分に確保された組成物を提供することができる。
一例において、硬化性化合物は、重量平均分子量が300g/mol以下の化合物であってもよい。前記化合物は、重量平均分子量が50g/mol〜295g/mol、100g/mol〜288g/mol、または120g/mol〜275g/molの範囲であってもよい。本出願は、前記低分子量の硬化性化合物を含むことにより、液相で塗布される封止用組成物の塗布特性を良好に具現しつつ、塗布された後には、均一な塗膜を形成できるようにする。
本明細書で重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatograph)で測定した標準ポリスチレンに対する換算数値を意味する。
本出願の具体例において、前記熱開始剤は、熱カチオン開始剤であってもよい。前記熱カチオン開始剤としては、BF 、ASF 、PF 、SbF 、または(BX(ただし、Xは、少なくとも2個以上のフッ素あるいはトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基を示す)をアニオンとする、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、第4級アンモニウム塩、ジアゾニウム塩、またはヨードニウム塩であってもよい。
前記スルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウム四フッ化ホウ素、トリフェニルスルホニウム六フッ化アンチモン、トリフェニルスルホニウム六フッ化ヒ素、トリ(4−メトキシフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素、ジフェニル(4−フェニルチオフェニル)スルホニウム六フッ化ヒ素などが挙げられる。
前記ホスホニウム塩としては、エチルトリフェニルホスホニウム六フッ化アンチモン、テトラブチルホスホニウム六フッ化アンチモンなどが挙げられる。
前記第4級アンモニウム塩としては、例えばジメチルフェニル(4−メトキシベンジル)アンモニウムヘキサフルオロホスフェート、ジメチルフェニル(4−メトキシベンジル)アンモニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチルフェニル(4−メトキシベンジル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルフェニル(4−メチルベンジル)アンモニウムヘキサフルオロヘキサフルオロホスフェート、ジメチルフェニル(4−メチルベンジル)アンモニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジメチルフェニル(4−メチルベンジル)アンモニウムヘキサフルオロテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルフェニルジベンジルアンモニウム、メチルフェニルジベンジルアンモニウムヘキサフルオロアンチモネートヘキサフルオロホスフェート、メチルフェニルジベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェニルトリベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルフェニル(3,4−ジメチルベンジル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−ベンジルアニリニウム四フッ化ホウ素、N,N−ジメチル−N−ベンジルピリジニウム六フッ化アンチモン、N,N−ジエチル−N−ベンジルピリジニウムトリフルオロメタンスルホン酸などが挙げられる。
前記ヨードニウムイオンとしては、ジフェニルヨードニウム、ジ−p−トリルヨードニウム、ビス(4−ドデシルフェニル)ヨードニウム、ビス(4−メトキシフェニル)ヨードニウム、(4−オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス(4−デシルオキシフェニル)ヨードニウム、4−(2−ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4−イソプロピルフェニル(p−トリル)ヨードニウム、イソブチルフェニル(p−トリル)ヨードニウムなどが挙げられる。
本出願の具体例において、前記熱開始剤は、前記硬化性化合物100重量部に対して0.01〜1重量部を含むことができる。一例において、熱開始剤の下限は、0.02重量部以上、0.03重量部以上、0.04重量部以上、0.05重量部以上、0.06重量部以上、0.09重量部以上、0.12重量部以上または0.18重量部以上であってもよい。また、熱開始剤の上限は、1重量部以下、0.8重量部以下、0.5重量部以下、0.3重量部以下、0.25重量部以下、0.2重量部以下、0.19重量部以下、0.13重量部以下または0.09重量部以下であってもよい。本出願の有機電子素子封止用組成物は、熱開始剤を前記重量比の範囲で含んでいて、硬化時に硬度が具現可能であり、素子を前面封止するに際して、十分な硬化性能および硬度を有し、硬化後に高温でアウトガスが抑制されて、高い耐久信頼性を有する封止材を提供することができる。一般的に、アウトガスの主成分は、未硬化の化合物および開始剤の残存物であるが、本出願は、前述した特定の硬化性化合物と開始剤を配合し、且つ、前述した一般式1のように、開始剤と硬化遅延剤の含量比率を調節して、本出願の組成配合において光学特性、素子安定性、工程性および熱安定性が同時に具現可能な封止用組成物を提供する。
本出願による硬化性組成物は、硬化遅延剤を含むことができる。前記硬化遅延剤は、アミン系化合物、ポリエーテル系化合物、ホウ酸、フェニルホウ酸、サリチル酸、塩酸、硫酸、シュウ酸、テトラフタル酸、イソフタル酸、リン酸、酢酸、および乳酸よりなる群から選択される1種以上であってもよい。一例において、前述した本願発明の目的およびその効果を考慮したとき、前記硬化遅延剤は、分子構造内に環形構造を有することができる。前記環形構造は、分子構造内に環構成原子が3〜40、4〜35または5〜30の範囲内で存在することができ、前記化合物内に環形構造が1以上または2以上、10以下で存在することができる。前記環形構造は、脂環族または芳香族であってもよいが、これに限定されるものではない。
一例において、前記ポリエーテル系化合物は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールまたはクラウンエーテル化合物であってもよく、好ましくはクラウンエーテル化合物であってもよい。前記クラウンエーテル化合物は、12−クラウン−4−エーテル、15−クラウン−5−エーテル、18−クラウン−6−エーテル、24−クラウン−8−エーテルであってもよいが、これに限定されるものではない。また、前記アミン系化合物は、アニリンまたはベンジルアミンを例示することができるが、これに限定されるものではない。
前記で硬化遅延剤は、下記化学式11で表される構造を有する化合物であってもよい。
Figure 2020516752
化学式11で、R〜R12のうち少なくとも一つは、炭素数1〜20のアルキル基を示し、その残りは、水素を示し、前記アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状の炭素数1〜20のアルコキシル基、ハロゲン原子、−OH基、−COOH基および−COO−アルキルエステル基(ただし、アルキルの部分は、直鎖状または分岐鎖状の炭素数1〜20の残基である)よりなる群から選択される1以上の官能基で置換されていてもよい。
また、前記クラウンエーテル化合物は、シクロヘキシル基を含むことができる。前記シクロヘキシル基を含むクラウンエーテル化合物は、下記化学式12の構造を有する化合物であってもよい。
Figure 2020516752
本明細書で化学式を表示するとき、元素の表示がない場合、炭素を意味し、炭素と結合した元素の表示がない場合、水素を意味する。
一例において、本出願は、硬化遅延剤の種類によって、前述した一般式1の比率を相異に調節することができる。例えば、硬化遅延剤がポリエーテル系化合物である場合、R/Pは、0.1超過、0.5未満、0.15〜0.495、0.2〜0.493、0.3〜0.45または0.35〜0.42の範囲内であってもよい。また、前記硬化遅延剤がアミン系化合物である場合、R/Pは、0.03超過、0.1以下または0.031〜0.05の範囲内であってもよい。本出願は、硬化性化合物の種類によって、前記開始剤および遅延剤を選択することができ、また、前記硬化遅延剤の種類によって、本出願の組成配合で適切な含量比率を調節することができる。本出願は、前記含量比率を調節することにより、光学特性、素子安定性、工程性および熱安定性が同時に具現可能な封止用組成物を提供する。
本出願の具体例において、前記硬化遅延剤は、硬化性化合物100重量部に対して0.002〜0.12重量部を含むことができる。前記硬化遅延剤の下限は、0.004重量部、0.006重量部、0.008重量部、0.01重量部、0.02重量部、0.023重量部または0.025重量部であってもよい。また、硬化遅延剤の上限は、0.11重量部、0.10重量部、0.09重量部、0.08重量部、0.07重量部、0.045重量部または0.023重量部であってもよい。前記硬化遅延剤の含量も、硬化遅延剤の種類によって相異に設定することができ、具体的に、硬化遅延剤がポリエーテル系化合物である場合、硬化遅延剤は、0.008〜0.12重量部で含まれ得、硬化遅延剤がアミン系化合物である場合、硬化遅延剤は、0.004〜0.08重量部で含まれ得る。
一例において、前記封止用組成物は、硬化後に可視光線領域に対して優れた光透過率を有することができる。一例において、本出願の封止用組成物は、硬化後にJIS K7105規格による90%以上の光透過率を示すことができる。例えば、前記封止用組成物は、可視光線領域に対して92%以上または93%以上の光透過率を有することができる。また、本出願の封止材は、優れた光透過率と共に、低いヘイズを示すことができる。一例において、前記封止組成物は、硬化後にJIS K7105の規格によって測定したヘイズが5%以下、4%以下、3%以下または1%以下であってもよい。前記光学特性は、UV−Visスペクトロメーターを利用して550nmで測定したものであってもよい。
本出願の封止用組成物は、必要に応じて、水分吸着剤を含むことができる。前記水分吸着剤は、封止用組成物が硬化した後にヘイズ特性および光拡散特性を付与することができ、この場合、ヘイズの範囲は、前述した範囲より高くてもよい。用語「水分吸着剤」は、物理的または化学的反応等を通して、外部から流入する水分または湿気を吸着または除去できる成分を総称する意味で使用できる。すなわち、水分反応性吸着剤または物理的吸着剤を意味し、その混合物も使用可能である。
前記水分反応性吸着剤は、封止組成物またはその硬化物の内部に流入した湿気、水分または酸素などと化学的に反応して、水分または湿気を吸着する。前記物理的吸着剤は、樹脂組成物またはその硬化物に浸透する水分または湿気の移動経路を長くして、その浸透を抑制することができ、樹脂組成物またはその硬化物のマトリックス構造および水分反応性吸着剤などとの相互作用を通じて水分および湿気に対する遮断性を最大化することができる。
本出願で使用できる水分吸着剤の具体的な種類は、特に制限されず、例えば、水分反応性吸着剤の場合、金属酸化物、金属塩または五酸化リン(P)等の一種または二種以上の混合物が挙げられ、物理的吸着剤の場合、ゼオライト、ジルコニアまたはモンモリロナイトなどが挙げられる。
前記で金属酸化物の具体的な例としては、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)または酸化マグネシウム(MgO)等が挙げられ、金属塩の例としては、硫酸リチウム(LiSO)、硫酸ナトリウム(NaSO)、硫酸カルシウム(CaSO)、硫酸マグネシウム(MgSO)、硫酸コバルト(CoSO)、硫酸ガリウム(Ga(SO)、硫酸チタン(Ti(SO)または硫酸ニッケル(NiSO)等のような硫酸塩、塩化カルシウム(CaCl)、塩化マグネシウム(MgCl)、塩化ストロンチウム(SrCl)、塩化イットリウム(YCl)、塩化銅(CuCl)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化タンタル(TaF)、フッ化ニオビウム(NbF)、臭化リチウム(LiBr)、臭化カルシウム(CaBr)、臭化セシウム(CeBr)、臭化セレニウム(SeBr)、臭化バナジウム(VBr)、臭化マグネシウム(MgBr)、ヨウ化バリウム(BaI)またはヨウ化マグネシウム(MgI)等のような金属ハロゲン化物;または過塩素酸バリウム(Ba(ClO)または過塩素酸マグネシウム(Mg(ClO)等のような金属塩素酸塩などが挙げられるが、これに制限されるものではない。
本出願では、前記金属酸化物などのような水分吸着剤を適切に加工した状態で組成物に配合することができる。例えば、水分吸着剤の粉砕工程が必要なことがあり、水分吸着剤の粉砕には、3本ロールミル、ビーズミルまたはボールミルなどの工程が用いられる。
本出願の封止用組成物は、水分吸着剤を、硬化性化合物100重量部に対して、5重量部〜100重量部、5〜80重量部、5重量部〜70重量部または10〜30重量部の量で含むことができる。本出願の封止用組成物は、好ましくは水分吸着剤の含量を5重量部以上で制御することにより、封止用組成物またはその硬化物が優れた水分および湿気遮断性を示すようにすることができる。また、水分吸着剤の含量を100重量部以下で制御して、薄膜の封止構造を形成する場合、優れた水分遮断特性を示すようにすることができる。
本出願による封止用組成物には、前述した構成の他にも、前述した発明の効果に影響を及ぼさない範囲で、多様な添加剤が含まれ得る。例えば、封止用組成物は、消泡剤、カップリング剤、粘着付与剤、紫外線安定剤または酸化防止剤などを、目的とする物性によって適正範囲の含量で含むことができる。一例において、封止用組成物は、消泡剤をさらに含むことができる。本出願は、消泡剤を含むことにより、前述した封止組成物の塗布工程で、脱泡特性を具現して、信頼性を有する封止構造を提供することができる。また、本出願で要求する封止用組成物の物性を満たす限り、消泡剤の種類は、特に限定されない。
一例において、前記封止用組成物は、常温、例えば、約25℃で液相であってもよい。本出願の具体例において、封止組成物は、無溶剤タイプの液相であってもよい。前記封止用組成物は、有機電子素子を封止することに適用され得、具体的に、有機電子素子の前面を封止することに適用され得る。本出願は、封止用組成物が常温で液相の形態を有することにより、有機電子素子の前面に前記組成物を塗布する方式で素子を封止することができる。
一例において、前記封止用組成物は、その粘度が25℃の温度および100rpmの回転速度条件で500cP以下、350cP以下、200cP以下、180cP以下、150cP以下、100cP以下、または90cP以下であってもよい。その下限は、特に限定されないが、10cP以上または30cP以上であってもよい。前記粘度は、ブルックフィールド社の粘度計(LVタイプ)を使用してRV−63番スピンドルで回転力(torque)によって粘度を測定した。
また、一例において、本出願の封止用組成物は、硬化後にCIE LAB色空間でb*値が0.1〜0.4、0.15〜0.35、0.2〜0.3、0.2〜0.26または0.2〜0.24の範囲内であってもよい。前記で、上限は、より具体的に0.225以下または0.215以下であってもよい。本明細書で、用語「CIE(Commission internationale de l’eclairage)LAB色空間」とは、物体の色彩の誤差範囲と方向を容易に表現するためにCIEで定義した色空間を意味する。前記CIE LAB色空間は、L*、a*およびb*で色空間を表示するが、L*は、反射率(明度)を示し、0〜100の段階で小数点以下の単位まで表現することができる。a*およびb*は、色度ダイヤグラムで+a*は、赤色方向、−a*は、緑色方向、+b*は、黄色方向および−b*は、青色方向を示す。
また、本出願は、有機電子装置に関する。例示的な有機電子装置は、図1に示されたように、基板21と、基板21上に形成された有機電子素子23と、前記有機電子素子23の前面を封止し、前述した封止組成物を含む前面封止層11とを含むことができる。また、例示的な有機電子装置は、基板21上に有機電子素子23の側面を取り囲むように形成される側面封止層10をさらに含むことができる。これにより、前記有機電子装置は、前面封止層11と側面封止層10から構成された封止構造1を有することができる。
前記前面封止層および側面封止層は、同一平面上に存在することができる。前記で、「同一」とは、実質的同一を意味する。例えば、前記同一平面で実質的同一とは、厚さ方向に±5μmまたは±1μmの誤差を有することができることを意味する。前記前面封止層は、前記基板上に形成された有機電子素子の上部面を封止することができ、上部面だけでなく、側面も共に封止することができる。側面封止層は、素子の側面に形成され得るが、有機電子素子の側面に直接接触しなくてもよい。例えば、前面封止層が素子の上部面および側面と直接接触するように封止され得る。すなわち、側面封止層は、素子と接触せず、有機電子装置の平面図において、基板の周縁部に位置することができる。
本明細書で用語「周縁部」とは、周りの縁部の部分を意味する。すなわち、前記で基板の周縁部は、基板において周りの縁部の部分を意味する。
本出願の有機電子装置は、前記前面封止層上に存在するカバー基板22をさらに含むことができる。前記基板またはカバー基板の素材は、特に制限されず、当業界における公知の素材が使用できる。例えば、前記基板またはカバー基板は、ガラスまたは高分子フィルムであってもよい。高分子フィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン−ビニルアセテートフィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム、エチレン−アクリル酸エチル共重合体フィルム、エチレン−アクリル酸メチル共重合体フィルムまたはポリイミドフィルムなどが使用できる。
前記側面封止層を構成する素材は、特に限定されず、接着剤組成物または粘着剤組成物であってもよい。側面封止層は、封止樹脂を含むことができ、前記封止樹脂は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、スチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリオキシアルキレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂またはこれらの混合物などを例示することができる。側面封止層を構成する成分は、前述した封止用組成物と同一でも異なっていてもよい。
一例において、前記有機電子素子は、基板上に形成された反射電極層(または透明電極層)と、前記反射電極層(または透明電極層)上に形成され、少なくとも発光層を含む有機層および前記有機層上に形成される透明電極層(または反射電極層)を含むことができる。
本出願で有機電子素子23は、有機発光ダイオードであってもよい。
一例において、本出願による有機電子装置は、前面発光型であってもよいが、これに限定されるものではなく、背面発光型にも適用され得る。
前記有機電子素子は、素子の電極および発光層を保護する保護膜をさらに含むことができる。前記保護膜は、有機膜および無機膜が交互に積層された構造であってもよい。前記保護膜は、化学気相蒸着(CVD、chemical vapor deposition)による保護層であってもよく、その素材は、公知の無機物素材が使用でき、例えば、シリコンナイトライド(SiNx)が使用できる。一例において、前記保護膜として使用されるシリコンナイトライド(SiNx)を0.01μm〜5μmの厚さで蒸着することができる。
前述した封止用組成物は、前記有機電子素子の電極または前記保護膜と直接接触していてもよい
また、本出願は、有機電子装置の製造方法に関する。
一例において、前記製造方法は、上部に有機電子素子23が形成された基板21上に前述した封止組成物が前記有機電子素子23の前面を封止するように塗布する段階と、前記組成物を硬化する段階とを含むことができる。前記封止組成物を塗布する段階は、前述した前面封止層11を形成する段階であってもよい。
前記で有機電子素子23が形成された基板21は、例えば、ガラスまたはフィルムのような基板21上に真空蒸着またはスパッタリングなどの方法で反射電極または透明電極を形成し、前記反射電極上に有機材料層を形成して製造され得る。前記有機材料層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層および/または電子輸送層を含むことができる。次に、前記有機材料層上に第2電極をさらに形成する。第2電極は、透明電極または反射電極であってもよい。その後、前記基板21上に前記有機電子素子23を前面カバーするように、前述した前面封止層11を適用する。この際、前記前面封止層11を形成する方法は、特に限定されず、前記基板21の前面に前述した封止組成物をスクリーン印刷、ディスペンサー塗布などの工程を用いることができる。また、前記有機電子素子の23の側面を封止する側面封止層10を適用することができる。前記前面封止層11または側面封止層10を形成する方法は、当業界における公知の方法を適用することができ、例えば、液晶滴下注入(One Drop Fill)工程を用いることができる。
また、本発明では、有機電子装置を封止する前面または側面封止層に対して硬化工程を行うこともできるので、このような硬化工程(本硬化)は、例えば、加熱チャンバーで進行され得る。本硬化時の条件は、有機電子装置の安定性などを考慮して適宜選択され得る。
一例において、前述した封止組成物を塗布して、前面封止層を形成した後に、熱硬化を進めることができる。前記封止用組成物に対して40℃〜200℃、50℃〜180℃、60℃〜170℃、70℃〜160℃、80℃〜150℃または90℃〜130℃の温度で1時間〜24時間、1時間〜20時間、1時間〜10時間または1時間〜5時間の間熱硬化することを含むことができる。前記熱を加える段階を通じて、封止用組成物は、本硬化が進行され得る。
本出願は、有機電子素子封止用組成物が有機電子装置に適用されて、外部から前記有機電子装置に流入する水分または酸素を効果的に遮断できる構造の形成が可能で、有機電子装置の寿命を確保することができる。また、前記組成物は、前面発光型有機電子装置に適用されて、優れた光学特性および工程性を有すると共に、有機電子素子に直接接触するように適用されても、素子の物理的、化学的損傷を効果的に防止することができる。
図1は、本発明の一例による有機電子装置を示す断面図である。
以下、本発明による実施例および本発明によらない比較例を通じて本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲が下記提示された実施例により制限されるものではない。
実施例1
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社Celloxide 2021P、Mw 270g/mol)およびオキセタン化合物(東亞合成社のOXT−101)を77:23の重量比(Celloxide 2021P:OXT−101)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1612)0.15重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.050重量部を前記容器に投入した。前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例2
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社Celloxide 2021P、Mw 270g/mol)および脂環族エポキシ化合物(ダイセル社Celloxide 8000)を70:30の重量比(Celloxide 2021P:Celloxide 8000)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1612)0.06重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.024重量部を前記容器に投入した。前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例3
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社Celloxide 2021P、Mw 270g/mol)、脂環族エポキシ化合物(ダイセル社Celloxide 8000)およびオキセタン化合物(東亞合成社のOXT−221、Mw 210g/mol)を30:65:5の重量比(Celloxide 2021P:Celloxide 8000:OXT−221)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1612)0.06重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.024重量部を前記容器に投入した。
前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例4
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社のCelloxide 2021P、Mw 270g/mol)および脂環族エポキシ化合物(ダイセル社、Celloxide 8000)を70:30の重量比(Celloxide 2021P:Celloxide 8000)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1821)0.06重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.020重量部を前記容器に投入した。前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例5
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社のCelloxide 2021P、Mw 270g/mol)および脂環族エポキシ化合物(ダイセル社、Celloxide 8000)を70:30の重量比(Celloxide 2021P:Celloxide 8000)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1612)0.1重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.021重量部を前記容器に投入した。前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例6
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社のCelloxide 2021P、Mw 270g/mol)およびオキセタン化合物(東亞合成社のOXT−221、Mw 210g/mol)を70:30の重量比(Celloxide 2021P:OXT−221)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1821)0.1重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.049重量部を前記容器に投入した。
前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例7
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社のCelloxide 2021P、Mw 270g/mol)およびオキセタン化合物(東亞合成社のOXT−221、Mw 210g/mol)を75:25の重量比(Celloxide 2021P:OXT−221)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、熱カチオン開始剤(キングインダストリーズ社、CXC−1821)0.2重量部と硬化遅延剤としてのベンジルアミン0.0062重量部を前記容器に投入した。
前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
比較例1
硬化性化合物100重量部に対して、硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.0018重量部を投入したことを除いて、実施例2と同じ方法で封止用組成物溶液を製造した。
比較例2
硬化性化合物100重量部に対して、硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.04重量部を投入したことを除いて、比較例1と同じ方法で封止用組成物溶液を製造した。
比較例3
硬化遅延剤を投入しないことを除いて、実施例1と同じ方法で封止用組成物溶液を製造した。
比較例4
硬化遅延剤を投入しないことを除いて、実施例4と同じ方法で封止用組成物溶液を製造した。
比較例5
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社のCelloxide 2021P、Mw 270g/mol)および脂環族エポキシ化合物(ダイセル社、Celloxide 8000)を70:30の重量比(Celloxide 2021P:Celloxide 8000)で混合容器に投入した。前記硬化性化合物100重量部に対して、光カチオン開始剤(CPI−101A)0.1重量部と硬化遅延剤としての18−クラウン−6−エーテル0.049重量部を前記容器に投入した。前記混合液を撹拌して、均一な組成物溶液を製造した。
実施例および比較例における物性は、下記の方式で評価した。
1.粘度の測定
実施例および比較例で製造した組成物の粘度をブルックフィールド社の粘度計(LVタイプ)を使用して下記のように測定した。
前記製造された硬化性組成物に対して、25℃の温度および100rpmの回転速度条件で測定した。具体的に、ブルックフィールド粘度計のRV−63番スピンドルで回転力(torque)によって粘度を測定した。
2.ポットライフ(Pot−Life)の測定
実施例および比較例で製造した組成物40gをガラス瓶に密閉して入れた後、35℃オーブンに放置して、24時間ごとに粘度を測定した。具体的に、粘度が前記密閉直前の初期粘度の1.5倍となる時間を記録した。100時間以上である場合、「非常に優秀」、60時間以上である場合、「優秀」、60時間にならない場合、「悪い」に分類した。
3.光透過率およびb*の測定
実施例および比較例で製造した組成物を無アルカリガラス(0.7T)の間に塗布した後、100℃で30分間熱を加えて、厚さ50μmの封止層を形成した。
前記光透過率は、UV−Visスペクトロメーターを利用して550nmでの光透過率を測定した。
なお、日本電色社のCOH400透過率測定機を使用してASTM D 1003規格でb*値を測定した。
4.アウトガス(Out−gas)の測定
測定機器:Purge & Trap sampler−GC/MSD system(P & T:JAI JTD−505III、GC/MS:Agilent 7890B/5977A)
実施例および比較例で製造した組成物300gを100℃で1時間の間熱を加えて硬化させた。前記硬化したサンプルをテストチューブに入れた後、前記測定機器に入れた。前記機器で、100℃で60分間パージ及びトラップ(Purge and Trap)を実施した後、GC−MSを使用して総揮発量を測定した。
前記サンプルの各成分別にエリアを基準物質であるトルエン対比重さに換算した後、サンプルの重さで割って、アウトガスの含有量を計算した。
12ppm以下の場合、「非常に優秀」、100ppm以下の場合、「優秀」、100ppm超過の場合、「悪い」に分類した。
Figure 2020516752
1 封止構造
10 側面封止層
11 前面封止層
21 基板
22 カバー基板
23 有機電子素子

Claims (18)

  1. 硬化性化合物;熱開始剤;および硬化遅延剤を含み、下記一般式1を満たす有機電子素子封止用組成物:
    [一般式1]
    0.03<R/P<0.6
    前記一般式1でRは、前記硬化性化合物100重量部に対する硬化遅延剤の重量部であり、Pは、前記硬化性化合物100重量部に対する熱開始剤の重量部である。
  2. 硬化性化合物は、少なくとも一つ以上の硬化性官能基を含む、請求項1に記載の有機電子素子封止用組成物。
  3. 硬化性官能基は、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミド基、エポキシド基、環状エーテル基、スルフィド基、アセタール基およびラクトン基から選択される一つ以上である、請求項2に記載の有機電子素子封止用組成物。
  4. 硬化性化合物は、分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物を含む、請求項1に記載の有機電子素子封止用組成物。
  5. 分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物は、分子構造内の環構成原子が3〜10の範囲内である、請求項4に記載の有機電子素子封止用組成物。
  6. 分子構造内に環形構造を有するエポキシ化合物は、脂環族エポキシ化合物である、請求項4に記載の有機電子素子封止用組成物。
  7. 硬化性化合物は、オキセタン基を有する化合物をさらに含む、請求項4に記載の有機電子素子封止用組成物。
  8. オキセタン基を有する化合物が、エポキシ化合物100重量部に対して3〜50重量部の範囲内で含まれる、請求項7に記載の有機電子素子封止用組成物。
  9. 硬化性化合物は、重量平均分子量が300g/mol以下である、請求項1に記載の有機電子素子封止用組成物。
  10. 熱開始剤は、熱カチオン開始剤である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  11. 熱開始剤は、BF 、ASF 、PF 、SbF 、または(BXをアニオンとする、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、第4級アンモニウム塩、ジアゾニウム塩、またはヨードニウム塩を含有し、前記Xは、少なくとも2個以上のフッ素あるいはトリフルオロメチル基で置換されたフェニルを示す、請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  12. 熱開始剤は、硬化性化合物100重量部に対して0.01〜1重量部で含まれる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  13. 硬化遅延剤は、アミン系化合物、ポリエーテル系化合物、ホウ酸、フェニルホウ酸、サリチル酸、塩酸、硫酸、シュウ酸、テトラフタル酸、イソフタル酸、リン酸、酢酸、および乳酸よりなる群から1種以上を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  14. 硬化遅延剤がポリエーテル系化合物である場合、R/Pは、0.1超過、0.5未満の範囲内であり、硬化遅延剤がアミン系化合物である場合、R/Pは、0.03超過、0.1以下の範囲内である、請求項13に記載の有機電子素子封止用組成物。
  15. 硬化遅延剤は、硬化性化合物100重量部に対して0.002〜0.12重量部で含まれる、請求項1〜14のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  16. 基板と;前記基板上に形成された有機電子素子と;前記有機電子素子の前面を封止し、請求項1〜15のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物を含む前面封止層とを含む有機電子装置。
  17. 基板上に有機電子素子の側面を取り囲むように形成される側面封止層をさらに含み、前記側面封止層および前面封止層は、同一平面上に存在する、請求項16に記載の有機電子装置。
  18. 上部に有機電子素子が形成された基板の上に、請求項1〜15のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物が前記有機電子素子の前面を封止するように塗布する段階と;前記組成物を硬化する段階とを含む有機電子装置の製造方法。
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