JP2020533463A - 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封止構造の形成が可能であるので、有機電子装置の寿命を確保することができ、有機電子装置の封止構造を形成する工程で大量生産での照明等の光源への露出時に経時変化が少なく、これに伴い、工程性に優れた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9月12日付けの韓国特許出願第10−2017−0116534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と、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、正孔および電子を用い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)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るので、各種携帯用機器、モニター、ノートパソコンおよびテレビにわたる様々な分野において適用されるものと期待されている。
OLEDの商用化および用途拡大において、最も主要な問題点は、耐久性の問題である。OLEDに含まれた有機材料および金属電極等は、水分等の外部的要因により非常に容易に酸化する。したがって、OLEDを含む製品は、環境的要因に非常に敏感である。これに伴い、OLED等のような有機電子装置に対する外部からの酸素または水分等の浸透を効果的に遮断するために多様な方法が提案されている。
特許文献1には、接着性カプセル化組成物フィルムおよび有機電界発光素子として、オレフィン系樹脂であるポリイソブチレン(PIB)をベースとする粘着剤において加工性が良くなく、高温高湿条件で信頼性が良くないことが記載されている。
韓国公開特許第2008−0088606号公報
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封止構造の形成が可能であるので、有機電子装置の寿命を確保することができ、有機電子装置の封止構造を形成する工程で大量生産での照明等の光源への露出時に経時変化が少なく、これに伴い、工程性に優れた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、封止用組成物に関する。前記封止用組成物は、例えば、OLED等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、本出願の封止用組成物は、有機電子素子の少なくとも一つの側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、前記封止用組成物がカプセル化に適用された後には、有機電子装置の周縁部に存在し得る。
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用い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、これら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、少なくとも一つ以上の反応性官能基を有するオレフィン系樹脂、多官能性アクリルオリゴマーおよび単官能性アクリルオリゴマーを含むことができる。前記単官能性アクリルオリゴマーは、前記オレフィン系樹脂100重量部に対して7〜30重量部、7.2〜28重量部、7.3〜26重量部、7.5〜24重量部または7.6〜22重量部で含まれ得る。以下、本明細書で用語「重量部」は、各成分間の重量比を意味する。本出願は、前記オレフィン系樹脂と共に、多官能性アクリルオリゴマーおよび単官能性アクリルオリゴマーを含むことによって、高温高湿での耐熱耐久性を確保しながらも、水分遮断性および光露出に対する貯蔵安定性に優れた封止用組成物を提供する。
本出願の具体例において封止用組成物は、反応性官能基を一つ以上含むオレフィン系樹脂を含むことができる。前記オレフィン系樹脂は、透湿度が50g/m・day以下であってもよい。本出願の封止用組成物は、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ことを考慮するとき、前記透湿度の範囲を満たすオレフィン系樹脂を含むことによって、優れた水分遮断性を提供することができる。本明細書において「透湿度が50g/m・day以下である樹脂」とは、前記樹脂を5〜100μmのうちいずれか一つの厚さの樹脂層で形成されたフィルム形態に製造された状態で前記フィルムの厚さ方向に対して測定した透湿度(Water Vapor Transmission Rate)が50g/m・day以下と測定される樹脂を意味する。前記透湿度は、100゜Fおよび100%の相対湿度の下で測定され、50g/m・day以下、40g/m・day以下、30g/m・day以下、20g/m・day以下または10g/m・day以下であってもよい。前記透湿度は、低いほど優れた水分遮断性を示すことができるものであるので、その下限は、特に限定されないが、例えば、0g/m・dayまたは0.1g/m・dayであってもよい。
具体的に、本出願の例示的なオレフィン系樹脂は、単量体の混合物から誘導されたオレフィン系樹脂を含み、混合物は、少なくとも炭素数4〜7のイソオレフィン単量体成分またはマルチオレフィン単量体成分を有し得る。イソオレフィンは、例えば、全体単量体の重量に対して70〜100重量%、または85〜99.5重量%の範囲で存在し得る。マルチオレフィン誘導成分は、0.5〜30重量%、0.5〜15重量%、または0.5〜8重量%の範囲で存在し得る。
イソオレフィンは、例えば、イソブチレン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、2−メチル−2−ブテン、1−ブテン、2−ブテン、メチルビニルエーテル、インデン、ビニルトリメチルシラン、ヘキセン、または4−メチル−1−ペンテンを例示することができる。マルチオレフィンは、炭素数4〜14であってもよく、例えば、イソプレン、ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、ミルセン、6,6−ジメチルフルベン、ヘキサジエン、シクロペンタジエン、またはピペリレンを例示することができる。また、他の重合可能な単量体、例えばスチレンとジクロロスチレンが単独重合または共重合され得る。
本出願でオレフィン系樹脂は、イソブチレン系単独重合体または共重合体を含むことができる。前記に言及したように、イソブチレン系オレフィン系樹脂または重合体は、イソブチレンから70モル%以上の反復単位と一つ以上の他の重合可能な単位を含むオレフィン系樹脂または重合体を意味する。
本出願でオレフィン系樹脂は、ブチルゴムまたは分岐されたブチル型ゴムであってもよい。例示的なオレフィン系樹脂は、不飽和ブチルゴム、例えばオレフィンまたはイソオレフィンとマルチオレフィンの共重合体である。本発明の封止用組成物に含まれるオレフィン系樹脂としてポリ(イソブチレン−co−イソプレン)、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリ(スチレン−co−ブタジエン)、天然ゴム、ブチルゴム、およびこれらの混合物を例示することができる。本出願で有用なオレフィン系樹脂は、本技術において公知となった任意の適合な手段により製造され得、本発明は、ここでオレフィン系樹脂を製造する方法により限定されない。
一例において、前記オレフィン系樹脂は、低分子量のポリイソブチレン樹脂であってもよい。例えば、前記オレフィン系樹脂は、重量平均分子量が10万g/mol以下、9万g/mol以下または7万g/mol以下であり、下限は、500g/mol以上、1,000g/mol以上、10,000g/mol以上または55,000g/mol以上であってもよい。本出願は、前記範囲にオレフィン系樹脂の重量平均分子量を制御することによって、塗布およびカプセル化工程に適した封止用組成物を具現することができる。封止用組成物は、液状の形態を有し得、後述する有機電子装置の側面の封止塗布に適切に適用され得る。
前記オレフィン系樹脂に含まれる反応性官能基は、極性官能基であってもよい。また、前記反応性官能基は、前述したアクリルオリゴマーまたは後述する反応性希釈剤と反応性を有し得る。前記反応性官能基の種類は、特に制限されないが、例えば、酸無水物基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、イソシアネート基、オキサゾリン基、オキセタン基、シアネート基、フェノール基、ヒドラジド基、またはアミド基であってもよい。前記反応性官能基を有するオレフィン系樹脂の例としては、コハク酸無水物変性ポリイソブチレン、無水マレイン酸変性液状ポリイソブチレン、無水マレイン酸変性液状ポリイソプレン、エポキシ変性ポリイソプレン、ヒドロキシル基変性液状ポリイソプレンまたはアリル変性液状ポリイソプレンを含むことができる。本出願は、前記のようなオレフィン系樹脂が前述したアクリルオリゴマーまたは後述する反応性希釈剤と架橋構造を形成し、本出願で目的とする水分遮断性、取り扱い性等の物性を有する封止用組成物を具現することができる。
一例において、本出願の封止用組成物は、多官能性アクリルオリゴマーおよび単官能性アクリルオリゴマーを含むことができる。前記多官能性アクリルオリゴマーは、(メタ)アクリロイル基を二つ以上含むものであってもよく、単官能性アクリルオリゴマーは、(メタ)アクリロイル基を一つ含む化合物であってもよい。本出願は、前記多官能性アクリルオリゴマーおよび単官能性アクリルオリゴマーを含むことによって、従来のオレフィン系樹脂が有する高温高湿での低い耐熱耐久性を補完すると共に、低い強さの光露出時に経時変化を減らして、貯蔵安定性を確保することができる。
前記多官能性アクリルオリゴマーまたは単官能性アクリルオリゴマーは、重量平均分子量が500g/mol〜5万g/mol、600g/mol〜4万g/mol、700g/mol〜3万g/mol、800g/mol〜2万g/molまたは900g/mol〜15,000g/molの範囲内であってもよい。本出願は、前記重量平均分子量の範囲を有するオリゴマーを含むことによって、目的とする側面封止材としての物性を具現することができる。本明細書で重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー;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。
一例において、前記多官能性アクリルオリゴマーまたは単官能性アクリルオリゴマーは、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、エポキシ基、グリシジル基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、カルボキシル基またはアミド基等のような熱硬化可能な官能基を一つ以上含むか、あるいは、ウレタン基、エポキシド基、環状エーテル基、スルフィド基、アセタール基またはラクトン基等のような電磁気波の照射により硬化可能な官能基を含むことができる。本出願の具体例において、前記多官能性アクリルオリゴマーまたは単官能性アクリルオリゴマーは、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、シリコンアクリレート、脂肪族アクリレートまたはポリエステルアクリレートを含むことができるが、これらに限定されるものではない。
一例において、前記多官能性アクリルオリゴマーは、前記オレフィン系樹脂100重量部に対して8〜60重量部、10〜50重量部、12〜48重量部、13〜44重量部または14〜42重量部で含まれ得る。本出願は、前記多官能性アクリルオリゴマーの含量を前記範囲に調節することによって、従来のオレフィン系樹脂が有する高温高湿での低い耐熱耐久性を補完することができる。
本出願の具体例において、前記封止用組成物は、反応性希釈剤をさらに含むことができる。前記反応性希釈剤は、重量平均分子量が500g/mol未満、450g/mol未満、300g/mol未満、350g/mol未満または300g/mol未満であってもよい。下限は、特に限定されないが、10g/mol以上または50g/mol以上であってもよい。本出願は、前記反応性希釈剤を含むことによって、有機電子素子が形成された基板上に封止材を塗布するに際して、優れた塗布特性および工程性を具現する。また、本出願は、前記反応性希釈剤が含まれることによって、封止用組成物を無溶剤タイプで提供して、素子に加えられる損傷を防止することができる。
一例において、前記反応性希釈剤は、25℃の温度、5%の歪みおよび1Hzの振動数で測定した粘度が500cP以下または50cP〜300cPの範囲であってもよい。本出願は、前記粘度範囲を有する反応性希釈剤を含むことによって、封止用組成物を有機電子素子の周縁部に塗布するに際して、工程性を確保することができる。
前記反応性希釈剤の素材は、特に限定されず、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物またはアクリル単量体を含むことができる。前記アクリル単量体は、単官能性アクリル化合物または多官能性アクリル化合物を含むことができる。前記反応性希釈剤は、オレフィン系化合物を含まなくてもよく、これに伴い、前述したオレフィン系樹脂と区別され得る。
一例において、前記反応性希釈剤として、芳香族または脂肪族;または直鎖状または分岐鎖状のエポキシ化合物を使用することができる。本発明の一具現例では、二つ以上の官能基を含有するものであって、エポキシ当量が50g/eq〜350g/eqまたは100g/eq〜300g/eqであるエポキシ化合物を使用することができる。本出願では、反応性希釈剤として分子構造内に環形構造を含むエポキシ樹脂を使用することができ、例えば、脂環族エポキシ樹脂を使用することができる。前記脂環族エポキシ樹脂は、オレフィン系樹脂または反応性希釈剤と相溶性に優れているので、相分離なく硬化して、組成物の均一な架橋を具現することができる。
また、直鎖または分岐鎖の脂肪族エポキシ化合物は、脂肪族グリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、プロピレングリコール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、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテルまたはネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルを含むことができるが、これらに制限されない。
また、前記反応性希釈剤として前記オキセタン基化合物は、オキセタン官能基を有する限り、その構造は制限されず、例えば、TOAGOSEI社のOXT−221、CHOX、OX−SC、OXT101、OXT121、OXT221またはOXT212、またはETERNACOLL社のEHO、OXBP、OXTPまたはOXMAを例示することができる。
また、前記反応性希釈剤として、前記アクリル単量体は、ポリブタジエンジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12−ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサン−1,4−ジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)ジアクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチルプロパンジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートまたはこれらの混合物を含むことができる。
本出願の具体例において、反応性希釈剤は、前記オレフィン系樹脂100重量部に対して10〜50重量部、12〜48重量部、13〜44重量部または14〜42重量部で含まれ得る。本出願は、前記含量範囲内で、封止用組成物の塗布特性を向上させることができる。
本出願の有機電子素子封止用組成物が前記反応性希釈剤を含んでおり、オレフィン系樹脂、多官能性アクリルオリゴマー、単官能性アクリルオリゴマーおよび反応性希釈剤を共に含む場合、前記各成分は、それぞれ45〜75重量部、8〜21重量部、3〜15重量部および1〜21重量部;または48〜72重量部、9〜20.5重量部、4〜12重量部および8〜20.5重量部の重量比で含まれ得る。本出願は、前記各成分を前記比率のように配合することによって、本出願で目的とする封止構造を形成できる組成物を提供することができる。
一例において、前記封止用組成物は、無機フィラーをさらに含むことができる。前記無機フィラーは、後述する水分吸着剤とは別に、封止用組成物の揺変性特性を制御するために含まれ得る。本出願で使用できるフィラーの具体的な種類は、特に制限されず、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナまたはタルク等の一種または二種以上の混合を使用することができる。
また、本出願では、フィラーおよび有機バインダーとの結合効率を高めるために、前記フィラーとして有機物質で表面処理された製品を使用するか、または、さらにカップリング剤を添加して使用することができる。
本出願の封止用組成物は、オレフィン系樹脂100重量部に対して0.1重量部〜30重量部、1重量部〜28重量部、または3重量部〜23重量部の無機フィラーを含むことができる。本出願は、無機フィラーの含量を前記範囲内に調節することによって、本出願で目的とする封止構造の形状が容易に具現可能な封止材を提供することができる。
また、前記無機フィラーのBET表面積は、35〜500m/g、40〜400m/g、50〜300m/gまたは60〜200m/gの範囲内にありえる。前記比表面積は、BET法を使用して測定し、具体的にチューブに前記無機フィラー1gの試料を添加して−195℃で前処理なしにASAP2020(Micromeritics、米国)を用いて測定することができる。同一のサンプルに対して3回測定して平均値を得ることができる。本出願は、無機フィラーの比表面積を前記範囲内に調節することによって、本出願で目的とする封止構造の形状が容易に具現可能な封止材を提供することができる。
また、本出願の具体例において、前記封止用組成物は、必要に応じて硬化剤を含むことができる。硬化剤は、熱硬化剤または光硬化剤であってもよい。例えば、硬化剤は、オレフィン系樹脂、アクリルオリゴマーまたは反応性希釈剤に含まれる官能基の種類によって適切な種類を選択および使用することができ、1種以上を使用することができる。
一例において、エポキシ基を含む場合、硬化剤としては、この分野において公知となっているエポキシ硬化剤として、例えば、アミン硬化剤、イミダゾール硬化剤、フェノール硬化剤、リン硬化剤または酸無水物硬化剤等の一種または二種以上を使用することができるが、これらに制限されるものではない。
一例において、前記硬化剤としては、常温で固状であり、融点または分解温度が80℃以上であるイミダゾール化合物を使用することができる。このような化合物としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールまたは1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール等を例示することができるが、これらに制限されるものではない、
本出願の具体例において、前記硬化剤は、イミダゾール−イソシアヌル酸付加物、アミン−エポキシ付加物、三フッ化ホウ素−アミン錯体またはカプセル化イミダゾール等の潜在性熱硬化剤であってもよい。すなわち、本発明は、前記封止用組成物の硬化工程で光照射が先に進行されて初期流動性を制御することができ、前記硬化剤は、光照射後に本硬化段階で潜在性硬化剤として完全硬化させることができる。
硬化剤の含量は、組成物の組成、例えば、樹脂の種類や比率に応じて選択され得る。例えば、硬化剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して1重量部〜100重量部、1重量部〜90重量部または1重量部〜80重量部で含むことができる。前記重量比は、オレフィン系樹脂、アクリルオリゴマーまたは反応性希釈剤の官能基の種類および比率、または具現しようとする架橋密度等によって調節され得る。
本出願の具体例において、封止用組成物は、開始剤を含むことができる。開始剤として、例えば、カチオン開始剤または光ラジカル開始剤を含むことができる。
カチオン開始剤としては、カチオン光重合開始剤であってもよく、例えば、オニウム塩または有機金属塩系のイオン化カチオン開始剤または有機シランまたは潜在性スルホン酸系や非イオン化カチオン光重合開始剤を使用することができる。オニウム塩系の開始剤としては、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩またはアリールジアゾニウム塩等を例示することができ、有機金属塩系の開始剤としては、鉄アレン等を例示することができ、有機シラン系の開始剤としては、o−ニトリルベンジルトリアリールシリルエーテル、トリアーリルシリルペルオキシドまたはアシルシラン等を例示することができ、潜在性硫酸系の開始剤としては、α−スルホニルオキシケトンまたはα−ヒドロキシメチルベンゾインスルホネート等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。
ラジカル開始剤は、光ラジカル開始剤であってもよい。光開始剤の具体的な種類は、硬化速度および黄変可能性等を考慮して適切に選択され得る。例えば、ベンゾイン系、ヒドロキシケトン系、アミノケトン系またはホスフィンオキシド系光開始剤等を使用することができ、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン、4−(2−ヒドキシエトキシ)フェニル−2−(ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、ベンゾフェノン、p−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタル、アセトフェノンジメチルケタル、p−ジメチルアミノ安息香酸エステル、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン]および2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシド等を使用することができる。
光ラジカル開始剤の含量は、ラジカル光硬化性化合物の官能基の種類および比率、または具現しようとする架橋密度等によって変更され得る。例えば、前記光ラジカル開始剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して3重量部〜15重量部または6重量部〜12重量部の比率で配合され得る。本発明は、光ラジカル開始剤を前記含量範囲に制御することによって、封止用組成物に適切な架橋構造を導入して、高温での流動制御を具現することができる。
一例において、前記開始剤は、カチオン開始剤およびラジカル開始剤を共に含むことができ、前記カチオン開始剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部、0.1〜4重量部、0.3〜2重量部または0.5重量部〜1.5重量部で含まれ、前記ラジカル開始剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して3〜15重量部、4〜13重量部、5〜12重量部、6〜11重量部または7〜11.5重量部で含まれ得る。一例において、本出願のラジカル開始剤の含量は、カチオン開始剤の含量よりさらに大きくてもよい。本出願は、前記含量の範囲を調節することによって、封止用組成物内の適正架橋構造を具現して、高温高湿での耐熱耐久性を向上させることができる。
また、本出願の封止用組成物は、水分吸着剤を含むことができる。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に使用することができる。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、樹脂組成物またはその硬化物の内部に流入した湿気、水分または酸素等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等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等が挙げられる。
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等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
本出願では、前記金属酸化物等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ロールミル、ビーズミルまたはボールミル等の工程を用いることができる。
本出願の封止用組成物は、水分吸着剤を、オレフィン系樹脂100重量部に対して5重量部〜100重量部、5〜90重量部、5重量部〜80重量部または10〜55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重量部以上に制御することによって、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重量部以下に制御して、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。
一例において、前記封止用組成物は、常温、例えば、約25℃で液状であってもよい。本出願の具体例において、封止用組成物は、無溶剤タイプの液状であってもよい。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、有機電子素子の側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状の形態を有することによって、有機電子素子の側面に組成物を塗布する方式で素子を封止することができる。
本出願の具体例において、有機電子素子の側面をシールするに際して、液状の組成物を塗布する工程を経ることになるが、従来には、塗布後に組成物の流動性が高いため、目的とするカプセル化の形状を維持しにくいという問題があった。本出願は、目的とする位置に塗布された封止用組成物に光を照射して仮硬化を行うことによって、流動性が制御された後に本硬化が行われ得る。これに伴い、本出願は、塗布された封止用組成物を目的とするカプセル化の形状に本硬化前まで維持させることができる。すなわち、本出願は、封止用組成物が前述した特定の組成物を含むことによって、二重硬化方式を導入することができ、これに伴い、封止用組成物が塗布された後に、高温での流動制御が可能である。
本出願による封止用組成物には、上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、樹脂組成物は、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等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って、前述した封止用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、粘着剤組成物または接着剤組成物であってもよい。これに伴い、前記封止用組成物は、有機電子素子が形成された基板と素子上のカバー基板を付着する接着剤としての役割もすることができる。
本出願の具体例において、例示的な封止用組成物は、下記一般式1を満たすことができる。
[一般式1]
V/V≦1.4
前記一般式1でVは、前記封止用組成物に対して395nmの波長および100mW/cmの強さで100mJ/cmの光を照射した後の粘度であり、Vは、前記光を照射する前の前記封止用組成物の粘度であり、前記粘度は、25℃の温度、5%の歪みおよび1Hzの振動数で測定した粘度である。
本出願は、前記光照射前後の粘度の差異を調節することによって、封止用組成物の大量生産で低い強さの照明による組成物の経時変化を抑制し、これに伴い、貯蔵安定性に優れた組成物を提供する。前記V/Vは、前記範囲に限定されず、0.8〜1.3または0.95〜1.1の範囲であってもよい。
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、前記基板21上に形成された有機電子素子23と、前記基板21の周縁部上に前記有機電子素子23の側面を囲むように形成され、前述した封止用組成物1を含む側面封止層10とを含むことができる。また、例示的な有機電子装置は、有機電子素子23の前面をカバーする前面封止層11をさらに含むことができる。
前記前面封止層および側面封止層は、同一平面上に存在し得る。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以内の誤差を有し得ることを意味する。前記前面封止層が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、基板で周りの縁部の部分を意味する。
前記側面封止層を構成する素材は、特に限定されないが、前述した封止用組成物を含むことができる。
一方、前面封止層は、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等を例示することができる。前面封止層を構成する成分は、前述した封止用組成物と同じか、異なっていてもよい。ただし、前面封止層は、素子と直接接触するという点から、前述した水分吸着剤を含まなくてもよく、または少量含むことができる。例えば、前面封止層は、封止樹脂100重量部に対して0〜20重量部の水分吸着剤を含むことができる。
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と、前記反射電極層上に形成され、少なくとも発光層を含む有機層と、前記有機層上に形成される透明電極層と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(top emission)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(bottom emission)型に適用され得る。
前記有機電子素子は、前記一対の電極(反射電極層および透明電極層)および有機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、パッシベーション膜と称することができ、有機膜と無機膜が交互に積層されている形態であってもよい。
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の周縁部上に前述した封止用組成物1を前記有機電子素子23の側面を囲むように塗布する段階を含むことができる。前記封止用組成物を塗布する段階は、前述した側面封止層10を形成する段階であってもよい。
具体的に、前記側面封止層を形成する段階は、前述した封止用組成物を前記有機電子素子23の側面を囲むように塗布する段階を含むことができ、さらに前記封止用組成物を硬化させる段階を含むことができる。前記封止用組成物を硬化させる段階は、光を照射する段階および/または熱を加える段階を含むことができる。一例において、前記封止用組成物は、光照射の1段階だけを通じて硬化し得るが、これに限定されず、仮硬化する段階および本硬化する段階を含むことができる。前記仮硬化する段階は、光を照射することを含むことができ、本硬化する段階は、光を照射することまたは熱を加えることを含むことができる。
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等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の周縁部上に前記有機電子素子23を側面カバーするように前述した側面封止層10を適用する。この際、前記側面封止層10を形成する方法は、特に限定されず、前記基板21の側面に前述した封止用組成物をスクリーン印刷、ディスペンサー塗布等の工程を用いることができる。また、前記有機電子素子23の前面を封止する前面封止層11を適用することができる。前記前面封止層11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が、このような硬化工程(本硬化)は、例えば、加熱チャンバーまたはUVチャンバーで行われ得、好ましくは、二つの両方で行われ得る。本硬化時の条件は、有機電子装置の安定性等を考慮して適切に選択され得る。
一例において、前述した封止用組成物を塗布した後に、前記組成物に光を照射して架橋を誘導することができる。前記光を照射することは、UV−A領域帯の波長範囲を有する光を0.3〜6J/cmの光量または0.5〜4J/cmの光量で照射することを含むことができる。前述したように、光の照射を通じて仮硬化することによって、基本になり得る封止構造の形状を具現することができる。
一例において、前記製造方法は、光照射後に仮硬化した封止用組成物を本硬化することを含むことができる。本硬化は、40℃〜200℃、50℃〜150℃または70℃〜120℃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時間熱硬化することをさらに含むことができる。または、本硬化は、UV−A領域帯の波長範囲を有する光を0.3〜6J/cmの光量または0.5〜4J/cmの光量で照射することを含むことができる。前記熱を加える段階または光を照射する段階を通じて、封止用組成物は、本硬化が行われ得る。
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封止構造の形成が可能であるので、有機電子装置の寿命を確保することができ、有機電子装置の封止構造を形成する工程で大量生産での照明等の光源への露出時に経時変化が少なくて、これに伴い、工程性に優れた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。
以下、実施例および比較例で、オレフィン系樹脂として酸無水物変性ポリイソブチレン樹脂(BASF社、Mn 1,000g/mol、Glissopal SA、以下、PIBSAという)およびポリイソブチレン(BASF社のB14、Mw=60,000g/mol、以下、PIBという)を使用した。二官能(多官能)アクリルオリゴマーとして、エポキシアクリレート(Sartomer、CN110、Mw=870g/mol)およびウレタンアクリレート(Sartomer、CN9013、Mw=19,500g/mol)を使用し、単官能アクリルオリゴマーとして、エポキシアクリレート(Sartomer、CN131、Mw=810g/mol)およびポリエステルアクリレート(Sartomer、CN3108、Mw=8700g/mol)を使用した。反応性希釈剤として、脂環族エポキシ樹脂(Daicel社、Celloxide 2021P、エポキシ当量130g/eq、粘度250cPs、Mw:270g/mol、以下、C2021Pという)、オキセタン化合物(TOAGOSEI社のOXT−212、Mw:228.4g/mol)および1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA、Mw 226.3g/mol)を使用した。無機フィラーとして、フュームドシリカ(Aerosil、Evonik、R805、粒子サイズ10〜20nm、BET=150m/g)を使用し、水分吸着剤として、酸化カルシウム(CaO、Aldrich)を使用した。光開始剤として、光カチオン開始剤(San−apro、CPI−101A)およびラジカル開始剤(BASF、Irgacure 819、以下、Irg819という)を使用した。
実施例1〜5および比較例1〜4
前記組成に対して、下記表1のような重量比で配合して混合容器に投入した。前記混合容器をプラネタリーミキサー(クラボウ、KK−250s)を用いて均一な組成物溶液を製造した。
Figure 2020533463
以下、実施例および比較例での物性は、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封止用組成物の粘度をTA社の粘度計としてARES G2を使用して下記のように測定した。
前記製造された封止用組成物に対して、25℃の温度、0.3mmのセルギャップおよび5%の歪み条件で、8mmのアルミニウムプレートを利用して周波数掃引(frequency sweep)で測定して1Hzでの粘度値を測定した。
2.UV露出安定性
実施例または比較例で製造した封止用組成物溶液を、ソーダ石灰ガラスにコーティングバーを用いて厚さ200μmで塗布した後、LED 395nm光源を用いて100mW/cmの強さで100mJ/cmの光を照射した。その後、25℃の温度、0.3mmのセルギャップおよび5%の歪み条件で、8mmのアルミニウムプレートを利用して周波数掃引で測定して、1Hzでの粘度値を測定した(TA社のARES−G2)。
前記光照射前の粘度をVとし、光照射後の粘度をVとして、下記一般式1に代入して、1.4以下である場合、安定性に優れていると分類した。
[一般式1]
V/V≦1.4
3.耐熱性および耐湿性
実施例または比較例で製造した封止用組成物溶液を、0.7Tのソーダ石灰ガラスにコーティングバーを用いて、200μmの層で塗布した。その後、同じガラスで合着してサンプルを製造し、前記封止用組成物にUV−A領域帯の波長範囲を有する光(メタルハライドランプ)を3J/cmの光量で照射した後、100℃のオーブンで3時間熱を加えた。その後、サンプルを85℃および85%相対湿度の恒温恒湿チャンバーで約1,000時間維持した。
耐熱性の測定は、塗布領域の内部および側面に変化が全くない場合、Oで表示し、塗布領域の内部に空いた空間(void)が発生した場合、Xで表示した。
耐湿性の測定は、水分が浸透した領域の浮き上がりが全くない場合、Oで表示し、水分浸透部位によってガラスから浮き上がった場合、△で表示し、水分浸透部位によってガラスが剥離される場合、Xで表示した。
4.水分遮断性
サイズが100mm×100mmのガラス基板上にカルシウムを5mm×5mmのサイズおよび100nmの厚さで蒸着し、前記カルシウムを除いた縁部に実施例および比較例の封止用組成物を塗布した。前記塗布された状態で、サイズが100mm×100mmのカバーガラスで合着した後、メタルハライド光源を用いて3J/cmの光量でUV照射した後、100℃のオーブンで1時間熱を加えた。前記得られた試験片を85℃および85%相対湿度の恒温恒湿チャンバーで観察して、水分浸透による酸化反応によってカルシウムが透明になり始めた時点を観察する。透明化の開始時間が850時間以上である場合、Oで表示し、透明化の開始時間が850時間未満かつ500時間以上である場合、△で表示し、透明化の開始時間が500時間未満である場合、Xで表示した。
Figure 2020533463
1 封止用組成物
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 (22)

  1. 少なくとも一つ以上の反応性官能基を有するオレフィン系樹脂と、多官能性アクリルオリゴマーおよび単官能性アクリルオリゴマーを含み、前記単官能性アクリルオリゴマーは、前記オレフィン系樹脂100重量部に対して7〜30重量部で含まれる有機電子素子封止用組成物。
  2. オレフィン系樹脂は、重量平均分子量が10万g/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。
  3. 反応性官能基は、酸無水物基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、イソシアネート基、オキサゾリン基、オキセタン基、シアネート基、フェノール基、ヒドラジド基またはアミド基を含む、請求項1または2に記載の有機電子素子封止用組成物。
  4. 多官能性アクリルオリゴマーまたは単官能性アクリルオリゴマーは、重量平均分子量が500g/mol〜5万g/molの範囲内である、請求項1から3のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  5. 多官能性アクリルオリゴマーは、オレフィン系樹脂100重量部に対して8〜60重量部で含まれる、請求項1から4のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  6. 反応性希釈剤をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  7. 前記反応性希釈剤は、重量平均分子量が500g/mol未満である、請求項6に記載の有機電子素子封止用組成物。
  8. 前記反応性希釈剤は、エポキシ化合物、オキセタン化合物またはアクリレート単量体を含む、請求項6または7に記載の有機電子素子封止用組成物。
  9. 前記反応性希釈剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して10〜50重量部で含まれる、請求項6から8のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  10. 無機フィラーをさらに含む、請求項1から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. 前記無機フィラーは、BET比表面積が35m/g〜500m/gの範囲内にある、請求項10に記載の有機電子素子封止用組成物。
  12. 前記無機フィラーは、オレフィン系樹脂100重量部に対して0.1重量部〜30重量部で含まれる、請求項10または11に記載の有機電子素子封止用組成物。
  13. 開始剤を含む、請求項1から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. 前記開始剤は、カチオン開始剤またはラジカル開始剤を含む、請求項13に記載の有機電子素子封止用組成物。
  15. 前記開始剤は、カチオン開始剤およびラジカル開始剤を含み、前記カチオン開始剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部で含まれ、前記ラジカル開始剤は、オレフィン系樹脂100重量部に対して3〜15重量部で含まれる、請求項13に記載の有機電子素子封止用組成物。
  16. 水分吸着剤をさらに含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物。
  17. 前記水分吸着剤は、化学反応性吸着剤または物理的吸着剤を含む、請求項16に記載の有機電子素子封止用組成物。
  18. オレフィン系樹脂、多官能性アクリルオリゴマー、単官能性アクリルオリゴマーおよび反応性希釈剤は、それぞれ45〜75重量部、8〜21重量部、3〜15重量部および1〜21重量部の重量比で含まれる、請求項6に記載の有機電子素子封止用組成物。
  19. 下記一般式1を満たす、請求項1から18のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物:
    [一般式1]
    V/V≦1.4
    前記一般式1でVは、前記封止用組成物に対して395nmの波長および100mW/cmの強さで100mJ/cmの光を照射した後の粘度であり、Vは、前記光を照射する前の前記封止用組成物の粘度であり、前記粘度は、25℃の温度、5%の歪みおよび1Hzの振動数で測定した粘度である。
  20. 基板と、前記基板上に形成された有機電子素子と、前記基板の周縁部上に前記有機電子素子の側面を囲むように形成され、請求項1から19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側面封止層とを含む有機電子装置。
  21. 有機電子素子の前面をカバーする前面封止層をさらに含み、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、請求項20に記載の有機電子装置。
  22. 上部に有機電子素子が形成された基板の周縁部上に請求項1から19のいずれか一項に記載の有機電子素子封止用組成物を前記有機電子素子の側面を囲むように塗布する段階と、前記有機電子素子封止用組成物を硬化させる段階とを含む有機電子装置の製造方法。
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