JP5972433B1 - 電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物、樹脂硬化物および電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】封止性に優れた樹脂硬化物を形成でき、さらには取扱い性や保存安定性に優れた電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物の提供。【解決手段】カチオン重合性化合物(a)と、式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物、前記組成物を硬化した樹脂硬化物2、及び前記組成物の硬化で封止した電子デバイス。(Rはアシル基、炭化水素基、又は前記炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−或いは−NH−から選択される少なくとも1種を有する基;Mは、B又はAl;複数のR及びMは各々独立;nは1〜20の整数;*1及び*2は各々末端基との結合部位又は互いの結合)【選択図】図1
Description
本発明は、封止性の高い樹脂硬化物を形成することができる電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物、樹脂硬化物およびこの樹脂硬化物で封止された電子デバイスに関する。なかでも、有機電子デバイス、有機発光素子(有機EL素子)、タッチパネル、LED、および太陽電池などの電子デバイスの構成部材の封止に関するものである。
電子デバイスの一例である、有機発光素子は、使用により発光輝度や発光効率などの発光特性が徐々に劣化していくという問題がある。その原因としては、有機発光素子内に浸入した水分等による有機物の変性や電極の酸化が挙げられる。このような水分による劣化の問題は、有機発光素子以外の電子デバイスにも共通してみられる。
そこで、電子デバイスを封止することで、水分等が電子デバイス中に浸入することを防ぎ、電子デバイスの劣化を抑制する技術が多数検討されている。また、吸湿性物質を利用して、電子デバイス内に侵入した水分を捕獲する技術も検討されている。
さらに近年は、有機発光デバイスの分野においては、有機発光素子基板と封止基板の間が樹脂硬化物で完全充填された固体封止構造により、有機発光デバイスの厚さをより薄くし、基板界面の反射を抑えることで視認性の改善が行われている。
固体封止構造を形成でき、吸湿性物質を含む組成物の例としては、例えば、特許文献1に、紫外線硬化剤(透光性のあるモノマーと重合開始剤とを含む)と特定の構造の有機金属化合物からなる水分吸収物質とを含む水分吸収剤が開示され、該モノマーとしてアクリレートおよび/又はメタクリレートを使用することが開示されている。また、特許文献2に、特定の構造を有する吸湿性化合物と、硬化性モノマーとを含有する、熱硬化型水分捕獲体形成用組成物が開示されている。
さらに近年は、有機発光デバイスの分野においては、有機発光素子基板と封止基板の間が樹脂硬化物で完全充填された固体封止構造により、有機発光デバイスの厚さをより薄くし、基板界面の反射を抑えることで視認性の改善が行われている。
固体封止構造を形成でき、吸湿性物質を含む組成物の例としては、例えば、特許文献1に、紫外線硬化剤(透光性のあるモノマーと重合開始剤とを含む)と特定の構造の有機金属化合物からなる水分吸収物質とを含む水分吸収剤が開示され、該モノマーとしてアクリレートおよび/又はメタクリレートを使用することが開示されている。また、特許文献2に、特定の構造を有する吸湿性化合物と、硬化性モノマーとを含有する、熱硬化型水分捕獲体形成用組成物が開示されている。
上述の固体封止構造は、一般的に、有機発光素子基板と封止基板の間に、重合性化合物と重合開始剤とを含む封止樹脂組成物を充填し硬化させることにより形成される。しかし、有機発光素子の有機発光層などは封止用樹脂組成物の硬化の際の加熱や紫外線照射によってダメージを受けやすい。
このため、加熱や紫外線照射によるダメージを低減する手段が検討されている。この手段の一つとして、光照射または加熱後に十分な可使時間(光照射または初期加熱による硬化性組成物の硬化開始後、作業が可能な時間)を確保できる遅延硬化型の硬化性組成物が検討されている。このような遅延硬化型の硬化性組成物を、有機発光素子を封止する充填剤として用いると、封止用樹脂組成物の硬化の際に有機発光素子が紫外線や熱にさらされる程度を軽減できる方法を採用することができる。例えば、該硬化性組成物を封止基板に塗布し、重合開始剤を活性化させる光照射または初期加熱をした後、その可使時間内に有機発光素子基板を貼り合せることや、該硬化性組成物を防湿性基板間に充填する前に、光照射または初期加熱により重合開始剤を活性化させておき、その可使時間内に基板間に充填し、その後硬化させることで、有機発光素子を封止する樹脂硬化物を形成することができる。遅延硬化性を付与する硬化遅延剤として各種化合物が検討されている。特許文献3は有機EL表示素子用封止剤を開示しており、封止剤においてポリエーテル化合物等を硬化遅延剤として使用してもよいことを開示している。
このため、加熱や紫外線照射によるダメージを低減する手段が検討されている。この手段の一つとして、光照射または加熱後に十分な可使時間(光照射または初期加熱による硬化性組成物の硬化開始後、作業が可能な時間)を確保できる遅延硬化型の硬化性組成物が検討されている。このような遅延硬化型の硬化性組成物を、有機発光素子を封止する充填剤として用いると、封止用樹脂組成物の硬化の際に有機発光素子が紫外線や熱にさらされる程度を軽減できる方法を採用することができる。例えば、該硬化性組成物を封止基板に塗布し、重合開始剤を活性化させる光照射または初期加熱をした後、その可使時間内に有機発光素子基板を貼り合せることや、該硬化性組成物を防湿性基板間に充填する前に、光照射または初期加熱により重合開始剤を活性化させておき、その可使時間内に基板間に充填し、その後硬化させることで、有機発光素子を封止する樹脂硬化物を形成することができる。遅延硬化性を付与する硬化遅延剤として各種化合物が検討されている。特許文献3は有機EL表示素子用封止剤を開示しており、封止剤においてポリエーテル化合物等を硬化遅延剤として使用してもよいことを開示している。
特許文献1〜3に記載の組成物は、いずれも電子デバイス中に侵入する水分による劣化の抑制が十分とはいえず、封止性に改善の余地があった。
また、特許文献1および2に記載の組成物はいずれも、保存時に重合反応が進行したり、作業中に吸湿したりすることがあり、保存安定性や取扱い性について改善の余地があった。
また、特許文献1および2に記載の組成物はいずれも、保存時に重合反応が進行したり、作業中に吸湿したりすることがあり、保存安定性や取扱い性について改善の余地があった。
すなわち、本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、封止性に優れた樹脂硬化物を形成でき、さらには取扱い性や保存安定性に優れた電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記の特性を有し、さらに遅延硬化型である硬化性吸湿性樹脂組成物を提供することを課題とする。
さらに、本発明は、上記の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を利用した、樹脂硬化物および電子デバイスを提供することを課題とする。
また、本発明は、上記の特性を有し、さらに遅延硬化型である硬化性吸湿性樹脂組成物を提供することを課題とする。
さらに、本発明は、上記の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を利用した、樹脂硬化物および電子デバイスを提供することを課題とする。
本発明者は、樹脂硬化物を用いた封止方法について鋭意検討した。本発明者は、カチオン重合性化合物と特定構造の吸湿性化合物とカチオン重合開始剤とを使用した硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、封止性に優れることを見出した。
また、この硬化性吸湿性樹脂組成物は、取扱い性や保存安定性にも優れていた。
さらに、本発明者らは、特定の組成とした場合に、この硬化性吸湿性樹脂組成物が上記の特性に加えて遅延硬化性を発揮することを見出した。これは、上記特定構造の吸湿性化合物が、上記の遅延硬化における硬化遅延剤と同様の作用をしているものと考えられる。
また、この硬化性吸湿性樹脂組成物は、取扱い性や保存安定性にも優れていた。
さらに、本発明者らは、特定の組成とした場合に、この硬化性吸湿性樹脂組成物が上記の特性に加えて遅延硬化性を発揮することを見出した。これは、上記特定構造の吸湿性化合物が、上記の遅延硬化における硬化遅延剤と同様の作用をしているものと考えられる。
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段によって達成された。
(1)カチオン重合性化合物(a)と、下記式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物であって、
前記カチオン重合性化合物(a)が、分子量1,000未満の脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物であり、前記組成物中の前記カチオン重合性化合物(a)の含有量が80質量%超であり、
前記カチオン重合開始剤(c)がカチオン成分と非求核性のアニオン成分からなる塩であり、該カチオン成分が、ヨードニウムイオン、スルホニウムイオンまたはアンモニウムイオンである電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(1)カチオン重合性化合物(a)と、下記式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物であって、
前記カチオン重合性化合物(a)が、分子量1,000未満の脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物であり、前記組成物中の前記カチオン重合性化合物(a)の含有量が80質量%超であり、
前記カチオン重合開始剤(c)がカチオン成分と非求核性のアニオン成分からなる塩であり、該カチオン成分が、ヨードニウムイオン、スルホニウムイオンまたはアンモニウムイオンである電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(式(1)中、Rは、(i)アシル基、(ii)炭化水素基、または(iii)前記炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−、および−NH−からなる群より選択される少なくとも1種を有する基を表す。ただし、(i)、(ii)、および(iii)が有する水素原子の一部は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。Mは、ホウ素原子またはアルミニウム原子を表す。nは、1〜20の整数である。nが2以上の場合、複数のRおよびMは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。*1および*2は、各々、末端基との結合部位を示すか、互いに結合している。)
(2)沸点が160℃以上の溶剤(d)を含有する、(1)に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(3)前記脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物が、トリシクロデカン骨格および水添ビスフェノールA骨格の少なくとも一方を有する、(1)または(2)に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(4)前記式(1)中、nが2以上であり、*1および*2が互いに結合している(1)〜(3)のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(5)前記カチオン重合開始剤(c)に対する前記吸湿性化合物(b)の質量比が、0.5〜5である(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(6)(1)〜(5)のいずれか1つに記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化することにより形成されてなる、樹脂硬化物。
(7)(1)〜(5)のいずれか1つに記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化させて封止されてなる、電子デバイス。
(8)(6)に記載の樹脂硬化物で封止されてなる、電子デバイス。
(2)沸点が160℃以上の溶剤(d)を含有する、(1)に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(3)前記脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物が、トリシクロデカン骨格および水添ビスフェノールA骨格の少なくとも一方を有する、(1)または(2)に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(4)前記式(1)中、nが2以上であり、*1および*2が互いに結合している(1)〜(3)のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(5)前記カチオン重合開始剤(c)に対する前記吸湿性化合物(b)の質量比が、0.5〜5である(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
(6)(1)〜(5)のいずれか1つに記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化することにより形成されてなる、樹脂硬化物。
(7)(1)〜(5)のいずれか1つに記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化させて封止されてなる、電子デバイス。
(8)(6)に記載の樹脂硬化物で封止されてなる、電子デバイス。
本発明において、「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
また、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートおよびアクリレートのいずれでもよく、これらの総称として使用する。従って、メタクリレートおよびアクリレートのいずれか一方の場合やこれらの混合物をも含む。
また、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートおよびアクリレートのいずれでもよく、これらの総称として使用する。従って、メタクリレートおよびアクリレートのいずれか一方の場合やこれらの混合物をも含む。
さらに、化合物の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオン、そのエステルを含む意味に用いる。さらに、置換または無置換を明記していない化合物については、目的とする効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有する化合物を含む意味である。このことは、置換基等についても同様である。
本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物は、カチオン重合性化合物と特定構造の吸湿性化合物とカチオン重合開始剤とを含む。この封止用樹脂組成物の硬化物は、電子デバイスの構成部材を封止して水分による劣化を抑制することができる。
また、本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物は、保存中の封止性の劣化が抑制されており、より保存安定性に優れている。
また、本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物は、グローブボックス等において極度に乾燥した環境下で取り扱わなくとも、組成物の吸湿性能は劣化せず、取扱い性に優れている。
本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物の、各成分それぞれの含有量を特定量とした好ましい態様によれば、紫外線照射または初期加熱により硬化は開始するがその速度は非常に遅く、十分な可使時間を確保できる。また、この硬化速度は加熱により調節できる。従って、基板表面に塗布する前または後に電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物に紫外線照射または初期加熱を行い、素子基板と封止基板を貼り合せ、さらに加熱することで封止ができる。よって、素子に与えるダメージを軽減することができる。
また、本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物は、保存中の封止性の劣化が抑制されており、より保存安定性に優れている。
また、本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物は、グローブボックス等において極度に乾燥した環境下で取り扱わなくとも、組成物の吸湿性能は劣化せず、取扱い性に優れている。
本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物の、各成分それぞれの含有量を特定量とした好ましい態様によれば、紫外線照射または初期加熱により硬化は開始するがその速度は非常に遅く、十分な可使時間を確保できる。また、この硬化速度は加熱により調節できる。従って、基板表面に塗布する前または後に電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物に紫外線照射または初期加熱を行い、素子基板と封止基板を貼り合せ、さらに加熱することで封止ができる。よって、素子に与えるダメージを軽減することができる。
以下に、本発明の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物(以下、単に、封止用樹脂組成物とも称す。)とその使用の好ましい態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の態様はこれに限定されるものではない。
本発明の封止用樹脂組成物は、例えば、図1に示されるように、有機発光デバイス5における有機発光素子3を封止するために用いられる。より詳細には、素子基板4上に設けられた有機発光素子3と封止基板1との間に樹脂硬化物2として設置される。これにより、有機発光素子3が素子基板4と封止基板1とで気密封止され、固体密着封止構造を有する有機発光デバイス5が得られる。上記では有機発光デバイスを例にとったが、本発明の封止用樹脂組成物は各種電子デバイスにおいて利用できる。電子デバイスとしては、有機ELディスプレイ、有機EL照明、有機半導体、有機太陽電池等が挙げられる。樹脂硬化物2とは、本発明の封止用樹脂組成物を硬化させてなる硬化物を意味する。
<<電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物>>
本発明の封止用樹脂組成物は、カチオン重合性化合物(a)と、下記式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む封止用樹脂組成物である。
本発明においてカチオン重合性化合物(a)、式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)およびカチオン重合開始剤(c)を併用することにより、保存安定性および取扱い性に優れた封止用樹脂組成物とでき、樹脂硬化物とした際に優れた封止性を発揮することができる。
また、本発明の好ましい態様の1つにおいては、遅延硬化型の封止用樹脂組成物とすることができる。
カチオン重合性化合物を用いると、ラジカル重合性化合物を用いる場合とは異なり、光照射後でも重合反応が進行する。また、封止用樹脂組成物中に含まれる水酸基は、連鎖移動剤として成長反応を停止させるので、重合ポリマーの分子量を低下させる。よって、樹脂硬化物の品質管理の観点からは、樹脂組成物中の水分量が制御されていることが好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物は、カチオン重合性化合物(a)と、下記式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む封止用樹脂組成物である。
本発明においてカチオン重合性化合物(a)、式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)およびカチオン重合開始剤(c)を併用することにより、保存安定性および取扱い性に優れた封止用樹脂組成物とでき、樹脂硬化物とした際に優れた封止性を発揮することができる。
また、本発明の好ましい態様の1つにおいては、遅延硬化型の封止用樹脂組成物とすることができる。
カチオン重合性化合物を用いると、ラジカル重合性化合物を用いる場合とは異なり、光照射後でも重合反応が進行する。また、封止用樹脂組成物中に含まれる水酸基は、連鎖移動剤として成長反応を停止させるので、重合ポリマーの分子量を低下させる。よって、樹脂硬化物の品質管理の観点からは、樹脂組成物中の水分量が制御されていることが好ましい。
<カチオン重合性化合物(a)>
カチオン重合性化合物(a)は、光または熱により重合開始剤から生成したプロトンなどのカチオンの付加により重合反応を開始するものであれば特に限定されない。
カチオン重合性化合物(a)としては、例えば、エポキシ化合物(グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ化合物、内部エポキシ化合物(エポキシ化油脂など、分子鎖の末端ではなく内部にエポキシ基を有する化合物)など)、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物、環状カーボネート化合物(カーボネート基を含む構造が、C−C結合で環状になった分子)などが挙げられ、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、またはオキセタン化合物が好ましく、グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物がより好ましい。
これらの化合物から得られる樹脂はアクリレート化合物から得られる樹脂に比べて、一般に硬化収縮が小さいので応力ひずみが小さく、その結果被着体への密着性が良好となると考えられる。
カチオン重合性化合物(a)の分子量は1,000未満であることが好ましい。
カチオン重合性化合物(a)は、光または熱により重合開始剤から生成したプロトンなどのカチオンの付加により重合反応を開始するものであれば特に限定されない。
カチオン重合性化合物(a)としては、例えば、エポキシ化合物(グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ化合物、内部エポキシ化合物(エポキシ化油脂など、分子鎖の末端ではなく内部にエポキシ基を有する化合物)など)、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物、環状カーボネート化合物(カーボネート基を含む構造が、C−C結合で環状になった分子)などが挙げられ、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、またはオキセタン化合物が好ましく、グリシジルエーテル化合物、脂環式エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物がより好ましい。
これらの化合物から得られる樹脂はアクリレート化合物から得られる樹脂に比べて、一般に硬化収縮が小さいので応力ひずみが小さく、その結果被着体への密着性が良好となると考えられる。
カチオン重合性化合物(a)の分子量は1,000未満であることが好ましい。
本発明における、カチオン重合性化合物(a)は、一つ以上の重合性官能基と一つ以上の脂環式骨格(前記重合性官能基に相当するものを除く)とを含むことがより好ましい。脂環式骨格を含むことにより、電子デバイスを封止した際に、電子デバイスの水分子による劣化をより効率的に抑えることができる。この理由はまだ明らかではないが、以下のように考えられる。重合反応によってカチオン重合性化合物が重合することによって脂環式骨格の嵩高く剛直な構造が樹脂硬化物内で近接して配置され、樹脂硬化物中の水分子通過を遅らせることができる。その結果、透湿度(WVTR:Water Vapor Transmission Rate)が小さくなり、そのような樹脂で封止された電子デバイスの水分子による劣化を抑えることができる。
透湿度低減のためには、脂環式骨格はカチオン重合性化合物分子内に二つ以上含まれることがより好ましい。同様に、重合性官能基はカチオン重合性化合物分子内に二つ以上含まれることがより好ましい。
透湿度低減のためには、脂環式骨格はカチオン重合性化合物分子内に二つ以上含まれることがより好ましい。同様に、重合性官能基はカチオン重合性化合物分子内に二つ以上含まれることがより好ましい。
重合性官能基の例としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル類、環状アミン類、ビニルエーテル基、ビニリデン基、ビニレン基等のビニル基類、が挙げられる。
脂環式骨格としてはシクロヘキサン骨格、デカリン骨格、ノルボルナン骨格、ジシクロペンタン骨格、トリシクロデカン骨格、水添ビスフェノールA骨格、または水添ビスフェノールF骨格が好ましく、より好ましくは、トリシクロデカン骨格、水添ビスフェノールA骨格である。
カチオン重合性化合物(a)としては、脂環式骨格を持つエポキシ化合物が好ましい。脂環式骨格を持つエポキシ化合物はさらに、環状脂肪族基とグリシジルエーテル基が結合した脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型とシクロアルケンを酸化して得られるシクロアルケンオキサイド型に分類されるが、この中でも脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型が好ましい。
カチオン重合性化合物(a)としては、脂環式骨格を持つエポキシ化合物が好ましい。脂環式骨格を持つエポキシ化合物はさらに、環状脂肪族基とグリシジルエーテル基が結合した脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型とシクロアルケンを酸化して得られるシクロアルケンオキサイド型に分類されるが、この中でも脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型が好ましい。
カチオン重合性化合物としては、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルが挙げられる。
カチオン重合性化合物としては、以下のものを好適に使用することができる。
・アルキルエポキシ化合物:ED−502、ED−509E、ED−509S、ED−503、ED−503G(いずれも商品名、ADEKA製)
・ポリエーテルエポキシ化合物:SR−2EG、SR−8EG、SR−8EGS、SR−16H、SR−16HL、SR−GLG、SR−PG、SR−TPG、SgR−4PG(いずれも商品名、阪本薬品工業社製)、ST−3000(商品名、新日鐵化学社製)、エポライト1500NP、エポライト1600(いずれも商品名、協栄社化学社製)
・オキセタン化合物:OXT−101、OXT−121、OXT−211、OXT−212、OXT−221(いずれも商品名、東亞合成社製)、ETERNACOLL(登録商標) OXMA、OXBP(いずれも商品名、宇部興産社製)
・ビニルエーテル化合物:YEDシリーズ、111N、111AN、122、188、216M、216D(いずれも商品名、三菱化学社製)、TEGDVE、DPGDVE、BDVE(いずれも商品名、日本カーバイド工業社製)、TDMDVE、DCPDVE、EHDVE、TDVE(いずれも商品名、丸善化学社製)、ONB−DVE、OXT−DVE、4CH−DVE(いずれも商品名、ダイセル製)
・シクロヘキサン骨格を持つ化合物:ZX−1658GS(新日鉄住金化学株式会社製)、DME−100(商品名、新日本理化社製)、CEL2021P、CEL2081、CEL2000(いずれも商品名、社ダイセル製)
・トリシクロデカン骨格を持つ化合物:ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルEP−4088S、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルEP−4088L(いずれも商品名、ADEKA製)、HP−7200、HP−7200L、HP−7200H、HP−7200HH、HP−7200HHH(いずれも商品名、DIC社製)等のエポキシ化合物;DCPD−VE、TCD−VE(いずれも商品名、丸善化学社製)等のビニルエーテル化合物;特開平10−25262号公報「多官能ビニルエーテル、重合性組成物およびその硬化物」に記載の化合物;
・水添ビスフェノールA骨格を持つ化合物:YX−8000、YX−8034(いずれも商品名、三菱化学社製)、EPICLON750(商品名、DIC社製)、SR−HBA(商品名、阪本薬品工業社製)、エポライト4000(商品名、協栄社化学社製)、リカレジンHBE−100(商品名、新日本理化社製)等のエポキシ化合物
・アルキルエポキシ化合物:ED−502、ED−509E、ED−509S、ED−503、ED−503G(いずれも商品名、ADEKA製)
・ポリエーテルエポキシ化合物:SR−2EG、SR−8EG、SR−8EGS、SR−16H、SR−16HL、SR−GLG、SR−PG、SR−TPG、SgR−4PG(いずれも商品名、阪本薬品工業社製)、ST−3000(商品名、新日鐵化学社製)、エポライト1500NP、エポライト1600(いずれも商品名、協栄社化学社製)
・オキセタン化合物:OXT−101、OXT−121、OXT−211、OXT−212、OXT−221(いずれも商品名、東亞合成社製)、ETERNACOLL(登録商標) OXMA、OXBP(いずれも商品名、宇部興産社製)
・ビニルエーテル化合物:YEDシリーズ、111N、111AN、122、188、216M、216D(いずれも商品名、三菱化学社製)、TEGDVE、DPGDVE、BDVE(いずれも商品名、日本カーバイド工業社製)、TDMDVE、DCPDVE、EHDVE、TDVE(いずれも商品名、丸善化学社製)、ONB−DVE、OXT−DVE、4CH−DVE(いずれも商品名、ダイセル製)
・シクロヘキサン骨格を持つ化合物:ZX−1658GS(新日鉄住金化学株式会社製)、DME−100(商品名、新日本理化社製)、CEL2021P、CEL2081、CEL2000(いずれも商品名、社ダイセル製)
・トリシクロデカン骨格を持つ化合物:ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルEP−4088S、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルEP−4088L(いずれも商品名、ADEKA製)、HP−7200、HP−7200L、HP−7200H、HP−7200HH、HP−7200HHH(いずれも商品名、DIC社製)等のエポキシ化合物;DCPD−VE、TCD−VE(いずれも商品名、丸善化学社製)等のビニルエーテル化合物;特開平10−25262号公報「多官能ビニルエーテル、重合性組成物およびその硬化物」に記載の化合物;
・水添ビスフェノールA骨格を持つ化合物:YX−8000、YX−8034(いずれも商品名、三菱化学社製)、EPICLON750(商品名、DIC社製)、SR−HBA(商品名、阪本薬品工業社製)、エポライト4000(商品名、協栄社化学社製)、リカレジンHBE−100(商品名、新日本理化社製)等のエポキシ化合物
カチオン重合性化合物(a)の含有量としては、水蒸気バリア性を高めるためには封止用樹脂組成物100質量%中の50質量%以上が好ましい。十分な架橋密度によって良好な水蒸気バリア性を保つには、カチオン重合性化合物(a)の含有量は封止用樹脂組成物100質量%中の70質量%以上がより好ましい。カチオン重合性化合物(a)の含有量が封止用樹脂組成物100質量%中の80質量%を超えると水蒸気バリア性に優れるだけでなく、封止した発光素子への衝撃保護性に優れるのでさらに好ましい。
カチオン重合性化合物(a)の含有量が封止用樹脂組成物100質量%中の90質量%以下であると封止用樹脂組成物を硬化することにより得られるフィルムの屈曲性が良好であり好ましい。
カチオン重合性化合物(a)の含有量が封止用樹脂組成物100質量%中の90質量%以下であると封止用樹脂組成物を硬化することにより得られるフィルムの屈曲性が良好であり好ましい。
また、封止用樹脂組成物の粘度調節のために、低分子の(メタ)アクリレート化合物をさらに添加してもよい。
粘度調節用の化合物としては、以下のものを使用することができる。
・(メタ)アクリレート化合物:SR833(商品名、アルケマ社製)、A−DCP、DCP(いずれも商品名、新中村化学工業社製)、ライトアクリレートDCP−A(商品名、共栄社化学社製)、ジシクロペンテニルアクリレ−トFA−511AS、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ−トFA−512AS、ジシクロペンタニルアクリレ−トFA−513AS、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートFA−512M、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ−トFA−512MT、ジシクロペンタニルメタクリレートFA−513M(いずれも商品名、日立化成社製)
粘度調節用の化合物としては、以下のものを使用することができる。
・(メタ)アクリレート化合物:SR833(商品名、アルケマ社製)、A−DCP、DCP(いずれも商品名、新中村化学工業社製)、ライトアクリレートDCP−A(商品名、共栄社化学社製)、ジシクロペンテニルアクリレ−トFA−511AS、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレ−トFA−512AS、ジシクロペンタニルアクリレ−トFA−513AS、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートFA−512M、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ−トFA−512MT、ジシクロペンタニルメタクリレートFA−513M(いずれも商品名、日立化成社製)
さらに、樹脂硬化物に柔軟性を付与するために、柔軟性付与剤として、分子量が1,000〜100,000の、ポリブタジエン等のポリオレフィンの末端がエステル結合またはウレタン結合を介して(メタ)アクリレート化された(メタ)アクリレートモノマー、またはエーテル結合を介してグリシジルエーテル化されたグリシジルエーテルを、適宜配合してもよい。このようなものとしては、TE−1000、TEAI−2000、EMA−3000、JP−100、JP−200(いずれも商品名、日本曹達社製)、エポリードPB4700(商品名、ダイセル製)が挙げられる。
上記の粘度調節用の化合物や柔軟性付与剤は、本発明の硬化性樹脂組成物の効果が得られる範囲の量で適宜使用することができる。
<吸湿性化合物(b)>
吸湿性化合物(b)は、下記式(1)で表される構造を含む化合物である。
この吸湿性化合物(b)を含む樹脂硬化物は、良好な吸湿性を有する。これは、吸湿性化合物(b)が有するM−ORが水分と反応してM−OHを生成する性質によるものと推定される。以下、吸湿性化合物(b)について詳述する。
吸湿性化合物(b)は、下記式(1)で表される構造を含む化合物である。
この吸湿性化合物(b)を含む樹脂硬化物は、良好な吸湿性を有する。これは、吸湿性化合物(b)が有するM−ORが水分と反応してM−OHを生成する性質によるものと推定される。以下、吸湿性化合物(b)について詳述する。
上記式(1)中、Rは、(i)アシル基、(ii)炭化水素基、または(iii)前記炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−、および−NH−からなる群より選択される少なくとも1種を有する基を表す。ただし、(i)、(ii)、および(iii)が有する水素原子の一部は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。Mは、ホウ素原子またはアルミニウム原子を表す。nは、1〜20の整数である。nが2以上の場合、複数のRおよびMは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。*1および*2は、各々、末端基との結合部位を示すか、または互いに結合している。)
上記Rで表される(i)アシル基、(ii)炭化水素基、または(iii)(ii)の炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−、および−NH−からなる群より選択される少なくとも1種を有する基、の炭素数はいずれも1〜30であることが好ましい。カチオン重合性化合物(a)との相溶性の面からは、Rの炭素数は20以下が好ましく、10以下がより好ましく、8以下がさらに好ましく、7以下が特に好ましい。また、アウトガスの発生を防ぎ、また、吸湿により生じる上記R由来のアルコールやカルボン酸等の化合物が、樹脂硬化物中を移動して、電子デバイスを劣化させることを防ぐには、Rの炭素数は2以上が好ましく、5以上がより好ましい。
上記(i)アシル基の例としては、例えば、プロペノイル基、プロパノイル基、ヘキシロイル基、オクチロイル基、ステアロイル基などが挙げられる。
上記(ii)炭化水素基は、1価の炭化水素基であり、直鎖状でも分岐状でも環状でもよい。炭化水素基の例としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基であり、具体的にはi−プロピル基、sec−ブチル基、オクチル基などが挙げられる。
上記(iii)(ii)の炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−、および−NH−からなる群より選択される少なくとも1種を有する基としては、−O−、−S−、−CO−、および−NH−をLとした場合に、−アルキレン基−L−アルキル基、−アルキレン基−L−アルキレン基−L−アルキル基の構造を取るものなどが挙げられる。
上記(i)、(ii)、および(iii)が有する水素原子の一部は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基によって置換されていてもよい。この場合のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
アウトガスを抑制する観点からは、Rは(i)アシル基であることが好ましい。
上記(ii)炭化水素基は、1価の炭化水素基であり、直鎖状でも分岐状でも環状でもよい。炭化水素基の例としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基であり、具体的にはi−プロピル基、sec−ブチル基、オクチル基などが挙げられる。
上記(iii)(ii)の炭化水素基の炭素−炭素結合間に−O−、−S−、−CO−、および−NH−からなる群より選択される少なくとも1種を有する基としては、−O−、−S−、−CO−、および−NH−をLとした場合に、−アルキレン基−L−アルキル基、−アルキレン基−L−アルキレン基−L−アルキル基の構造を取るものなどが挙げられる。
上記(i)、(ii)、および(iii)が有する水素原子の一部は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基によって置換されていてもよい。この場合のハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
アウトガスを抑制する観点からは、Rは(i)アシル基であることが好ましい。
上記Mは、ホウ素原子またはアルミニウム原子である。Mとしては、アルミニウム原子が好ましい。
nは1〜20の整数であり、2〜15であることがより好ましく、3〜10であることがさらに好ましい。
上記式(1)で表される構造中の*1および*2には、それぞれ有機基等の末端基が結合していてもよく、上記*1および*2が互いに結合して環構造を形成していてもよいが、上記*1および*2が互いに結合して環構造を形成していることが好ましい。
末端基の例としては、水酸基、アシル基などが挙げられる。
nは1〜20の整数であり、2〜15であることがより好ましく、3〜10であることがさらに好ましい。
上記式(1)で表される構造中の*1および*2には、それぞれ有機基等の末端基が結合していてもよく、上記*1および*2が互いに結合して環構造を形成していてもよいが、上記*1および*2が互いに結合して環構造を形成していることが好ましい。
末端基の例としては、水酸基、アシル基などが挙げられる。
吸湿性化合物(b)は、線状の化合物であっても、環状の化合物であってもよい。
吸湿性化合物(b)としては、下記に示す構造(上記式(1)のnが3)を持つ、環員数6の環状アルミノキサン化合物を含むことが好ましい(以下、この環状アルミノキサン化合物を「特定環状アルミノキサン化合物」ともいう)。当該吸湿性化合物が上記特定環状アルミノキサン化合物を含むことで、本発明の封止用樹脂組成物から得られた樹脂硬化物は優れた密着性等を示すと考えられる。これは、当該吸湿性化合物が、カチオン重合性化合物(a)に対して適度な相溶性を有し、また、封止用樹脂組成物に粘着性を付与するためと考えられる。
吸湿性化合物(b)としては、下記に示す構造(上記式(1)のnが3)を持つ、環員数6の環状アルミノキサン化合物を含むことが好ましい(以下、この環状アルミノキサン化合物を「特定環状アルミノキサン化合物」ともいう)。当該吸湿性化合物が上記特定環状アルミノキサン化合物を含むことで、本発明の封止用樹脂組成物から得られた樹脂硬化物は優れた密着性等を示すと考えられる。これは、当該吸湿性化合物が、カチオン重合性化合物(a)に対して適度な相溶性を有し、また、封止用樹脂組成物に粘着性を付与するためと考えられる。
R1は式(1)のRと同義である。
具体的な化合物としては、例えば、アルミニウムオキサイドイソプロポキサイドトリマー(アルゴマー)、アルミニウムオキサイドヘキシレートトリマー(アルゴマー600AF)、アルミニウムオキサイドオクチレートトリマー(アルゴマー800AF)、アルミニウムオキサイドステアレートトリマー(アルゴマー1000SF)(括弧内はいずれも商品名、川研ファインケミカル社製)が挙げられる。
吸湿性化合物(b)の含有量としては、封止用樹脂組成物中の水分除去のためには封止用樹脂組成物100質量%中の0.1質量%以上が好ましい。
吸湿性化合物(b)が封止用樹脂組成物100質量%中の50質量%以下であれば、樹脂硬化物の水蒸気バリア性の低下が過度とならず、樹脂硬化物中への水分侵入の抑制と吸湿性化合物(b)の水分捕獲とのバランスが取れる。樹脂硬化物中への水分侵入の抑制と吸湿性化合物(b)の水分捕獲とのバランスを取って、良好な封止性を保つには、吸湿性化合物(b)の含有量は20質量%以下がより好ましい。
吸湿性化合物(b)が封止用樹脂組成物100質量%中の50質量%以下であれば、樹脂硬化物の水蒸気バリア性の低下が過度とならず、樹脂硬化物中への水分侵入の抑制と吸湿性化合物(b)の水分捕獲とのバランスが取れる。樹脂硬化物中への水分侵入の抑制と吸湿性化合物(b)の水分捕獲とのバランスを取って、良好な封止性を保つには、吸湿性化合物(b)の含有量は20質量%以下がより好ましい。
吸湿性化合物(b)はカチオン重合開始剤に対する阻害剤としても作用すると考えられる。遅延硬化型の封止用樹脂組成物を得る観点からは、吸湿性化合物(b)を封止用樹脂組成物100質量%中の1質量%以上添加することが好ましい。このようにすると、封止用樹脂組成物に加熱または光照射を行っても即座に硬化せず、組成物の粘度は低いまま重合反応が徐々に進行する。
吸湿性化合物(b)の含有量が封止用樹脂組成物100質量%中の10質量%以下であれば、光照射または初期加熱後の加熱による硬化を起こすために必要なカチオン重合開始剤(c)の含有量も増加せず、良好な水蒸気バリア性が得られる。
この硬化阻害の機構は以下のように推定される。
一つには、式(1)で示される吸湿性化合物(b)の光吸収波長が、光照射によって重合を開始するタイプの重合開始剤の吸収波長と重複するため、重合開始剤が吸収する光開裂エネルギーの量を低減させると考えられる。もう一つは、カチオン重合開始剤から発生した活性カチオン種が吸湿性化合物(b)中の―M―O―の酸素原子に捕捉され、エポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物などのカチオン重合性化合物(a)の酸素原子と反応しなくなると考えられる。そのため、硬化開始のための光照射または初期加熱後にさらに加熱をすると、活性カチオン種が吸湿性化合物(b)から離れてカチオン重合性化合物(a)と反応することが可能になり、重合が進む。
なお、カチオン重合の硬化遅延剤として特許文献3にポリエーテル化合物等が開示されている。しかし、上記の式(1)で示される吸湿性化合物(b)は吸湿性化合物でもあるため、ポリオールやクラウンエーテル類などのポリエーテル化合物とは異なり、封止後に樹脂中に侵入してきた水分と反応することができる。
一つには、式(1)で示される吸湿性化合物(b)の光吸収波長が、光照射によって重合を開始するタイプの重合開始剤の吸収波長と重複するため、重合開始剤が吸収する光開裂エネルギーの量を低減させると考えられる。もう一つは、カチオン重合開始剤から発生した活性カチオン種が吸湿性化合物(b)中の―M―O―の酸素原子に捕捉され、エポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物などのカチオン重合性化合物(a)の酸素原子と反応しなくなると考えられる。そのため、硬化開始のための光照射または初期加熱後にさらに加熱をすると、活性カチオン種が吸湿性化合物(b)から離れてカチオン重合性化合物(a)と反応することが可能になり、重合が進む。
なお、カチオン重合の硬化遅延剤として特許文献3にポリエーテル化合物等が開示されている。しかし、上記の式(1)で示される吸湿性化合物(b)は吸湿性化合物でもあるため、ポリオールやクラウンエーテル類などのポリエーテル化合物とは異なり、封止後に樹脂中に侵入してきた水分と反応することができる。
このように光カチオン重合開始剤と吸湿性化合物(b)とを組合せて用いることで、封止用樹脂組成物に対して紫外線照射を行ってから、封止基板または有機発光素子基板上に封止用樹脂組成物を塗布し、その後でもう一方の基板と重ねあわせて加熱して、有機発光素子の封止を行うことが可能になる。つまり、有機発光素子に直接光を照射する必要が無くなるので、紫外線による有機発光素子の劣化を防ぐことが可能となる。
熱カチオン重合開始剤を用いる態様においても、紫外線照射の代わりに初期加熱をすることにより重合開始剤を活性化することができ、必要により、その後さらに加熱することにより硬化速度を調節することができる。
上記のような硬化阻害機構を利用して遅延硬化型の封止用樹脂組成物を得る目的のためには、吸湿性化合物(b)とポリアルキレンオキサイド化合物とを併用してもよい。
熱カチオン重合開始剤を用いる態様においても、紫外線照射の代わりに初期加熱をすることにより重合開始剤を活性化することができ、必要により、その後さらに加熱することにより硬化速度を調節することができる。
上記のような硬化阻害機構を利用して遅延硬化型の封止用樹脂組成物を得る目的のためには、吸湿性化合物(b)とポリアルキレンオキサイド化合物とを併用してもよい。
<カチオン重合開始剤(c)>
カチオン重合開始剤(c)としては光または熱によりカチオンを生じる、カチオン重合開始剤を用いる。
カチオン重合開始剤は光照射や加熱によりエネルギーを吸収することで、カチオン重合開始剤が分解してブレンステッド酸またはルイス酸を発生し、このカチオンによりモノマーが重合する。
カチオン重合開始剤は、主にオニウムイオン(カチオン成分)と非求核性のアニオン成分からなる塩である。
カチオン重合開始剤(c)としては光または熱によりカチオンを生じる、カチオン重合開始剤を用いる。
カチオン重合開始剤は光照射や加熱によりエネルギーを吸収することで、カチオン重合開始剤が分解してブレンステッド酸またはルイス酸を発生し、このカチオンによりモノマーが重合する。
カチオン重合開始剤は、主にオニウムイオン(カチオン成分)と非求核性のアニオン成分からなる塩である。
カチオン成分としては、アンモニウム化合物イオン、ピリジニウム化合物イオン、トリフェニルホスホニウム化合物イオンなど周期表15族元素のもの、スルホニウム化合物イオン(トリアリールスルホニウム、芳香族スルホニウム化合物イオン、脂肪族スルホニウム化合物イオンを含む)、セレニウム化合物イオンなど16族元素のもの、ジアリールクロロニウム化合物イオン、ブロモニウム、ヨードニウムなど17族元素のもの、および鉄−アレーン錯体が、挙げられる。
この中でもヨードニウム、スルホニウム、アンモニウム等のイオン成分が好ましい。
この中でもヨードニウム、スルホニウム、アンモニウム等のイオン成分が好ましい。
アニオン成分としては、BF4 −、B(C6F5)4 −、Ga(C6F5)4 −、PF6 −、PFnRf(6−n) −(Rf:パーフロロアルキル、nは1〜5の整数)、AsF6 −、SbF6 −、などの周期表13族および15族元素の過フッ化物(超強酸のアニオン残基)が挙げられる。
この中でも、SbF6 −、PF6 −、PFnRf(6−n) −、およびGa(C6F5)4 −が好ましい。
しかし、カチオン重合開始剤は塩であるため、有機化合物に対して溶解性が悪いことがある。溶解性の点ではアリールスルホニウム塩が好ましく、その中でもアニオン成分に過フッ化物(超強酸のアニオン残基)、PFnRf(6−n) −(Rf:パーフロロアルキル)を用いた開始剤が好適である。
この中でも、SbF6 −、PF6 −、PFnRf(6−n) −、およびGa(C6F5)4 −が好ましい。
しかし、カチオン重合開始剤は塩であるため、有機化合物に対して溶解性が悪いことがある。溶解性の点ではアリールスルホニウム塩が好ましく、その中でもアニオン成分に過フッ化物(超強酸のアニオン残基)、PFnRf(6−n) −(Rf:パーフロロアルキル)を用いた開始剤が好適である。
カチオン重合開始剤としては、ヨードニウム塩に代表されるハロニウム塩、トリアリール、ジアリールモノアルキル、モノアリールジアルキルおよびトリアルキルの四種に大別されるスルホニウム塩(アルキル基にはアラルキル基も含む)、フェナシル、アルコキシピリジニウム塩に代表されるアンモニウム塩、鉄−アレーン錯体などを好ましく使用することができる。
光カチオン重合開始剤としては、CPI−100P、CPI−101A、CPI−200K、CPI−201S、CPI−500K(いずれも商品名、トリアリールスルホニウム塩、サンアプロ社製)、アデカオプトマー SPシリーズ(商品名、芳香族スルホニウム塩、ADEKA社製)が挙げられる。
熱カチオン重合開始剤としては、K−PURE(登録商標)TAG、CXCシリーズ(いずれも商品名、KING INDUSTRIES社製)、サンエイドSIシリーズ、SI−150L、SI−110L、SI−60L、SI−80L、SI−100L(いずれも商品名、芳香族スルホニウム塩、三新化学工業社製)、アデカオプトマー CPシリーズ(商品名、脂肪族スルホニウム塩、ADEKA社製)が挙げられる。
熱カチオン重合開始剤としては、K−PURE(登録商標)TAG、CXCシリーズ(いずれも商品名、KING INDUSTRIES社製)、サンエイドSIシリーズ、SI−150L、SI−110L、SI−60L、SI−80L、SI−100L(いずれも商品名、芳香族スルホニウム塩、三新化学工業社製)、アデカオプトマー CPシリーズ(商品名、脂肪族スルホニウム塩、ADEKA社製)が挙げられる。
カチオン重合開始剤(c)は、封止用樹脂組成物100質量%中に0.1〜10質量%配合されることが好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物は、吸湿性化合物(b)とカチオン重合開始剤(c)の配合比(b/c)(質量比)を調節することにより、硬化特性を調節することができる。
b/cが0.5〜5であるとき、紫外線照射または初期加熱により活性化し、その後の加熱によって硬化反応が開始する特性、いわゆる硬化遅延特性を得ることが可能となるので好ましい。
b/cが0.5未満であるときは、紫外線照射または初期加熱のみで樹脂硬化物を得ることが可能であり、b/cが5を超えるときは、紫外線照射または初期加熱後の加熱によっても樹脂硬化物を得られないことがある。
本発明の封止用樹脂組成物は、吸湿性化合物(b)とカチオン重合開始剤(c)の配合比(b/c)(質量比)を調節することにより、硬化特性を調節することができる。
b/cが0.5〜5であるとき、紫外線照射または初期加熱により活性化し、その後の加熱によって硬化反応が開始する特性、いわゆる硬化遅延特性を得ることが可能となるので好ましい。
b/cが0.5未満であるときは、紫外線照射または初期加熱のみで樹脂硬化物を得ることが可能であり、b/cが5を超えるときは、紫外線照射または初期加熱後の加熱によっても樹脂硬化物を得られないことがある。
この硬化遅延特性を利用して樹脂硬化物を得るには、上述のような組成とした上で、以下のような硬化条件とすることが好ましい。
光カチオン重合開始剤を含む場合には、封止用樹脂組成物に照射強度(光出力)5〜100mW/cm2、照射量500〜5,000mJ/cm2の紫外線を照射した後、これを50〜150℃で0.5〜24時間程度加熱すればよい。上記の照射量は吸湿性化合物(b)による硬化阻害効果が得られる程度の照射量である。紫外線照射量を上記範囲内とすれば、被着体等の周辺材料を劣化させることなく、十分な硬度の樹脂硬化物を得ることが可能となるので好ましい。空気中や被着体表面に存在する水分や硬化阻害特性を持つ物質の影響を排除し、安定して樹脂硬化物を得るには、1,000mJ/cm2以上の紫外線照射が好ましい。
また、熱カチオン重合開始剤を使用する場合には、50〜150℃で5分〜10時間初期加熱すればよく、その後50〜150℃で0.5〜24時間程度加熱(本加熱)すれば十分な硬度の樹脂硬化物を得ることができる。ここで、初期加熱は吸湿性化合物(b)による硬化阻害効果が得られる程度の加熱であり、例えば、高温で加熱する場合には上記の範囲の時間内でかつより短時間で加熱することが好ましい。
紫外線照射または初期加熱後の加熱により、吸湿性化合物(b)の−M−O−構造に捕捉されたカチオンが放出され、硬化反応が開始する。この時の加熱温度は、均一な樹脂硬化物を得るには70℃以上が好ましく、速やかな硬化反応には80℃以上が好ましい。有機発光素子に使用する場合には、有機発光素子は高温に弱いので、150℃以下で加熱することが好ましい。また、急激な硬化反応は一般に硬化収縮を大きくするので、硬化収縮の小さい樹脂硬化物を得るためには120℃以下が好ましく、密着力を重視する場合には100℃以下の加熱が好ましい。
光カチオン重合開始剤を含む場合には、封止用樹脂組成物に照射強度(光出力)5〜100mW/cm2、照射量500〜5,000mJ/cm2の紫外線を照射した後、これを50〜150℃で0.5〜24時間程度加熱すればよい。上記の照射量は吸湿性化合物(b)による硬化阻害効果が得られる程度の照射量である。紫外線照射量を上記範囲内とすれば、被着体等の周辺材料を劣化させることなく、十分な硬度の樹脂硬化物を得ることが可能となるので好ましい。空気中や被着体表面に存在する水分や硬化阻害特性を持つ物質の影響を排除し、安定して樹脂硬化物を得るには、1,000mJ/cm2以上の紫外線照射が好ましい。
また、熱カチオン重合開始剤を使用する場合には、50〜150℃で5分〜10時間初期加熱すればよく、その後50〜150℃で0.5〜24時間程度加熱(本加熱)すれば十分な硬度の樹脂硬化物を得ることができる。ここで、初期加熱は吸湿性化合物(b)による硬化阻害効果が得られる程度の加熱であり、例えば、高温で加熱する場合には上記の範囲の時間内でかつより短時間で加熱することが好ましい。
紫外線照射または初期加熱後の加熱により、吸湿性化合物(b)の−M−O−構造に捕捉されたカチオンが放出され、硬化反応が開始する。この時の加熱温度は、均一な樹脂硬化物を得るには70℃以上が好ましく、速やかな硬化反応には80℃以上が好ましい。有機発光素子に使用する場合には、有機発光素子は高温に弱いので、150℃以下で加熱することが好ましい。また、急激な硬化反応は一般に硬化収縮を大きくするので、硬化収縮の小さい樹脂硬化物を得るためには120℃以下が好ましく、密着力を重視する場合には100℃以下の加熱が好ましい。
また、硬化遅延特性を利用せずに樹脂硬化物を得るには、以下のようにすることが好ましい。
光カチオン重合開始剤を使用する場合には、封止用樹脂組成物に照射強度(光出力)10〜100mW/cm2、照射量1000〜5000mJ/cm2の紫外線を照射するのが好ましい。
また、熱カチオン重合開始剤を使用する場合には、60〜150℃で10分〜3時間加熱することが好ましい。
光カチオン重合開始剤を使用する場合には、封止用樹脂組成物に照射強度(光出力)10〜100mW/cm2、照射量1000〜5000mJ/cm2の紫外線を照射するのが好ましい。
また、熱カチオン重合開始剤を使用する場合には、60〜150℃で10分〜3時間加熱することが好ましい。
また、増感剤を併用することで、照射エネルギーの長波長側を利用して重合効率を高めることもできる。例えば、アントラセン化合物やベンゾフェノン化合物に代表される芳香族ケトン化合物類、チオキサントン化合物類が好適に用いられる。
アントラセン化合物の例としては、アントラキュアー(登録商標)シリーズ、UVS−1331(9,10−ジブトキシアントラセン)、UVS−1221(いずれも商品名、川崎化成工業社製)が挙げられる。
ベンゾフェノン化合物の例としては、KEMISORB 10、11、11S、12、111(いずれも商品名、ケミプロ化成工業製)が挙げられる。
チオキサントン化合物の例としては、DETX、ITX(いずれも商品名、LAMBSON社製)が挙げられる。
さらに、硬化物の重合度を高める目的で、ラジカル重合開始剤を添加してもよい。
アントラセン化合物の例としては、アントラキュアー(登録商標)シリーズ、UVS−1331(9,10−ジブトキシアントラセン)、UVS−1221(いずれも商品名、川崎化成工業社製)が挙げられる。
ベンゾフェノン化合物の例としては、KEMISORB 10、11、11S、12、111(いずれも商品名、ケミプロ化成工業製)が挙げられる。
チオキサントン化合物の例としては、DETX、ITX(いずれも商品名、LAMBSON社製)が挙げられる。
さらに、硬化物の重合度を高める目的で、ラジカル重合開始剤を添加してもよい。
<溶剤(d)>
本発明の封止用樹脂組成物は溶剤(d)を含むことが好ましい。
溶剤(d)はその他の構成材料と良好に混合できる化合物であれば、特に限定されない。例えば、炭化水素(ヘキサン、オクタン、ナフテン、ポリイソブチレン、およびポリブテン等)、アルコール(ブタノール等)、エーテル、エステル、シリコーンオイルが好適である。溶剤(d)は、カチオン重合性化合物(a)と吸湿性化合物(b)との相溶性を向上させるために用いることができる。また、吸湿性化合物(b)以外の添加剤を封止用樹脂組成物に添加する際に、予めその添加剤を溶剤(d)に溶解してから添加するために用いてもよい。
溶剤(d)の例としては、AFソルベント4号〜7号(JX日鉱日石エネルギー社製、ナフテンを主成分とする溶媒)、IPソルベントシリーズ(出光石油化学株式会社製、イソパラフィン系溶媒)などを挙げることができる。
本発明の封止用樹脂組成物は溶剤(d)を含むことが好ましい。
溶剤(d)はその他の構成材料と良好に混合できる化合物であれば、特に限定されない。例えば、炭化水素(ヘキサン、オクタン、ナフテン、ポリイソブチレン、およびポリブテン等)、アルコール(ブタノール等)、エーテル、エステル、シリコーンオイルが好適である。溶剤(d)は、カチオン重合性化合物(a)と吸湿性化合物(b)との相溶性を向上させるために用いることができる。また、吸湿性化合物(b)以外の添加剤を封止用樹脂組成物に添加する際に、予めその添加剤を溶剤(d)に溶解してから添加するために用いてもよい。
溶剤(d)の例としては、AFソルベント4号〜7号(JX日鉱日石エネルギー社製、ナフテンを主成分とする溶媒)、IPソルベントシリーズ(出光石油化学株式会社製、イソパラフィン系溶媒)などを挙げることができる。
溶剤(d)の含有量は、相溶性を改善する観点からは、封止用樹脂組成物100質量%中の0.1質量%以上が好ましい。上限は特に限定されず、10質量%以下であることが好ましい。
また、溶剤の沸点が80℃以上であると相溶性と低粘度化の点から好ましく、100℃以上であることがより好ましい。沸点が160℃以上であると保存安定性の点で好ましく、沸点が240℃以上であるとアウトガスによる光発光素子の劣化が抑えられるので好ましい。上限は特に限定されず、400℃以下であることが好ましい。
また、溶剤の沸点が80℃以上であると相溶性と低粘度化の点から好ましく、100℃以上であることがより好ましい。沸点が160℃以上であると保存安定性の点で好ましく、沸点が240℃以上であるとアウトガスによる光発光素子の劣化が抑えられるので好ましい。上限は特に限定されず、400℃以下であることが好ましい。
(添加剤)
本発明の封止用樹脂組成物は、樹脂硬化物の封止性を損なわない範囲で、他の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、希釈剤、粘着付与剤、架橋助剤、難燃剤、重合禁止剤、フィラー、カップリング剤等が挙げられる。
本発明の封止用樹脂組成物は、樹脂硬化物の封止性を損なわない範囲で、他の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、希釈剤、粘着付与剤、架橋助剤、難燃剤、重合禁止剤、フィラー、カップリング剤等が挙げられる。
<電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物および樹脂硬化物の特性>
本発明の封止用樹脂組成物およびその硬化物である樹脂硬化物の特性について以下に述べる。
本発明の封止用樹脂組成物が光ラジカル重合開始剤を含有する場合には、遮光することにより、重合反応開始まで、その分解を抑制することができる。
本発明の封止用樹脂組成物が熱ラジカル重合開始剤を含有する場合には、重合開始剤の分解温度より低温で保存することにより、重合反応開始まで、その分解を抑制することができる。
本発明の封止用樹脂組成物およびその硬化物である樹脂硬化物の特性について以下に述べる。
本発明の封止用樹脂組成物が光ラジカル重合開始剤を含有する場合には、遮光することにより、重合反応開始まで、その分解を抑制することができる。
本発明の封止用樹脂組成物が熱ラジカル重合開始剤を含有する場合には、重合開始剤の分解温度より低温で保存することにより、重合反応開始まで、その分解を抑制することができる。
(封止性:カルシウム腐食試験)
カルシウム腐食試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
なお、このカルシウム腐食試験は、ガラス基板上に封止された金属光沢を有する銀白色の金属カルシウムが、樹脂中に浸入してきた水分子と反応して透明の水酸化カルシウムになることを利用して、樹脂硬化物の封止能力を測るものである。そのため、本試験は、実際の封止の姿により近い試験方法である。
上記試験による試験片において、図5(b)に示す、試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分の曲率半径Rが、5mm未満であることが好ましく、1mm未満であることがより好ましい。
上記試験において曲率半径Rが5mm未満であれば、実際にこの樹脂を用いて電子デバイスを封止した場合の水分の電子デバイス内部への浸入が十分に少ないということであり、電子デバイスの封止に好適に用いることができる。
カルシウム腐食試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
なお、このカルシウム腐食試験は、ガラス基板上に封止された金属光沢を有する銀白色の金属カルシウムが、樹脂中に浸入してきた水分子と反応して透明の水酸化カルシウムになることを利用して、樹脂硬化物の封止能力を測るものである。そのため、本試験は、実際の封止の姿により近い試験方法である。
上記試験による試験片において、図5(b)に示す、試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分の曲率半径Rが、5mm未満であることが好ましく、1mm未満であることがより好ましい。
上記試験において曲率半径Rが5mm未満であれば、実際にこの樹脂を用いて電子デバイスを封止した場合の水分の電子デバイス内部への浸入が十分に少ないということであり、電子デバイスの封止に好適に用いることができる。
なお、後述する水蒸気バリア性試験と上記カルシウム腐食試験の評価は一致しないこともある。水蒸気バリア試験において透湿度が低いことは、上記カルシウム腐食試験が良好である理由の1つとして挙げられる。ただし、水分子の侵入経路としては、大気と樹脂硬化物の接触面から樹脂硬化物中を経由する他に、樹脂硬化物と基板の界面(封止界面)を経由する場合も挙げられる。このため、樹脂硬化物と基板間の密着性が十分でない場合には封止界面経由の水分の影響が大きくなり、水蒸気バリア性試験とカルシウム腐食試験の評価が一致しないと考えられる。つまり、カルシウム腐食試験は、密着性も含めた観点から封止性を確認できる。
(保存安定性)
封止用樹脂組成物の保存安定性の評価は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物においては、保管状態によって重合反応が徐々に進行し、ゲル化して流動性が低くなることがある。流動性が低くなると塗布性が低下することがある。
上記試験法による、流動性が認められなくなるまでの時間は、4日以上であることが好ましい。
封止用樹脂組成物の保存安定性の評価は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物においては、保管状態によって重合反応が徐々に進行し、ゲル化して流動性が低くなることがある。流動性が低くなると塗布性が低下することがある。
上記試験法による、流動性が認められなくなるまでの時間は、4日以上であることが好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物およびその硬化物は、下記の特性をさらに有することが好ましい。
(相溶性(配合後硬化前))
封止用樹脂組成物を配合した後、硬化を行う前の状態における相溶性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物の好ましい相溶性については、実施例に記載の判断基準により判断することができる。
なお、二層分離した状態では、均一に硬化することができないため、好ましくない。
封止用樹脂組成物を配合した後、硬化を行う前の状態における相溶性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物の好ましい相溶性については、実施例に記載の判断基準により判断することができる。
なお、二層分離した状態では、均一に硬化することができないため、好ましくない。
(相溶性(硬化後))
また、配合した封止用樹脂組成物を硬化した後の状態における相溶性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
樹脂硬化物の好ましい相溶性については、実施例に記載の判断基準により判断することができる。白濁しており相分離が認識できない状態では、均一に硬化されていないため、好ましくない。
また、配合した封止用樹脂組成物を硬化した後の状態における相溶性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
樹脂硬化物の好ましい相溶性については、実施例に記載の判断基準により判断することができる。白濁しており相分離が認識できない状態では、均一に硬化されていないため、好ましくない。
(粘度)
樹脂粘度の測定は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物の複素粘度n*は、5Pa・s以下が好ましく、2Pa・s以下がより好ましい。複素粘度n*が5Pa・s以下であれば、封止基板への塗布作業が容易である。
樹脂粘度の測定は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
封止用樹脂組成物の複素粘度n*は、5Pa・s以下が好ましく、2Pa・s以下がより好ましい。複素粘度n*が5Pa・s以下であれば、封止基板への塗布作業が容易である。
(アウトガス量)
本発明の封止用樹脂組成物は、その樹脂硬化物から発生する有機ガス(以後「アウトガス」ともいう。水分を含んでいてもよい。)の発生量を少なくできる。アウトガス量の測定は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。アウトガス発生量が500ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましい。アウトガス発生量が500ppm以下である場合、封止された電子デバイス用素子のアウトガスによる劣化をより抑制することができる。
アウトガス発生量を500ppm以下とするためには、コニカルドライヤー等の乾燥機やエバポレーター、フィルム状に加工した場合は乾燥炉で、封止用樹脂組成物または樹脂硬化物中の溶媒、揮発性有機分子を除去するとよい。
本発明の封止用樹脂組成物は、その樹脂硬化物から発生する有機ガス(以後「アウトガス」ともいう。水分を含んでいてもよい。)の発生量を少なくできる。アウトガス量の測定は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。アウトガス発生量が500ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましい。アウトガス発生量が500ppm以下である場合、封止された電子デバイス用素子のアウトガスによる劣化をより抑制することができる。
アウトガス発生量を500ppm以下とするためには、コニカルドライヤー等の乾燥機やエバポレーター、フィルム状に加工した場合は乾燥炉で、封止用樹脂組成物または樹脂硬化物中の溶媒、揮発性有機分子を除去するとよい。
(水蒸気バリア性)
水蒸気バリア性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
上記水蒸気バリア性試験で測定される、封止用樹脂組成物を硬化、形成されてなる、厚さ100μmの樹脂硬化物の透湿度は、40℃、相対湿度90%の条件で100g/m2・24h以下が好ましく、50g/m2・24h以下がより好ましい。なお、下限値は、現実的には1g/m2・24h以上である。
水蒸気バリア性試験は、実施例に記載の試験法によって行うことができる。
上記水蒸気バリア性試験で測定される、封止用樹脂組成物を硬化、形成されてなる、厚さ100μmの樹脂硬化物の透湿度は、40℃、相対湿度90%の条件で100g/m2・24h以下が好ましく、50g/m2・24h以下がより好ましい。なお、下限値は、現実的には1g/m2・24h以上である。
上記の封止用樹脂組成物は、電子デバイスに直接塗布して使用することができる。また、上記の封止用樹脂組成物はフィルム等の形状に成形でき、電子デバイスに組み込んで使用することができる。
<<樹脂硬化物>>
本発明の樹脂硬化物は、上述の本発明の封止用樹脂組成物を硬化することにより得られる。封止用樹脂組成物を塗布により基板などの被着体に付与し、フィルム状、ブロック状などの形状に硬化させて使用することができる。また、封止用樹脂組成物を、フィルム状、ブロック状等の形状に予め硬化させたものを用いて、電子デバイスを組み立てることができる。
本発明の樹脂硬化物は、電子デバイス等において使用される。樹脂硬化物の形状、および成形条件、また具体的な効果については、下記の電子デバイスにおいて記載する。
本発明の樹脂硬化物は、上述の本発明の封止用樹脂組成物を硬化することにより得られる。封止用樹脂組成物を塗布により基板などの被着体に付与し、フィルム状、ブロック状などの形状に硬化させて使用することができる。また、封止用樹脂組成物を、フィルム状、ブロック状等の形状に予め硬化させたものを用いて、電子デバイスを組み立てることができる。
本発明の樹脂硬化物は、電子デバイス等において使用される。樹脂硬化物の形状、および成形条件、また具体的な効果については、下記の電子デバイスにおいて記載する。
<<電子デバイス>>
本発明の電子デバイスは、上述の本発明の封止用樹脂組成物を硬化させてまたは樹脂硬化物を用いて封止された電子デバイス、好ましくは、有機電子デバイスである。
以下に、有機電子デバイスの例として、有機発光デバイス(画像表示装置)を用いて説明する。
本発明の電子デバイスは、上述の本発明の封止用樹脂組成物を硬化させてまたは樹脂硬化物を用いて封止された電子デバイス、好ましくは、有機電子デバイスである。
以下に、有機電子デバイスの例として、有機発光デバイス(画像表示装置)を用いて説明する。
図1に示す有機発光デバイス5は、いわゆるトップエミッション方式またはボトムエミッション方式のいずれにも対応する構造であり、素子基板4上に設けられた有機発光素子3が、樹脂硬化物2を介して封止基板1により封止されている。樹脂硬化物2とは、本発明の封止用樹脂組成物を硬化させてなる硬化物を意味する。
なお、この有機発光デバイス5は、図1に示すように封止側面が露出していてもよい。すなわち、側面部封止剤としてガラスフリットや接着剤などによるさらなる密閉処理が行われていなくともよい。このように、ガラスフリットなどによるさらなる密閉処理を省略し、有機発光デバイス5の構造を簡略化して、軽量化や低コスト化を図ることもできる。
また、剛直なガラスフリット等を用いない場合、素子基板4や封止基板1に柔軟性のある材料を用いて、有機発光デバイス5自体に柔軟性を付与した、いわゆるフレキシブルデバイスの提供が可能となる。デバイス全体が柔軟かつ軽量であるため、落下等の衝撃を受けても壊れにくくなる。
なお、この有機発光デバイス5は、図1に示すように封止側面が露出していてもよい。すなわち、側面部封止剤としてガラスフリットや接着剤などによるさらなる密閉処理が行われていなくともよい。このように、ガラスフリットなどによるさらなる密閉処理を省略し、有機発光デバイス5の構造を簡略化して、軽量化や低コスト化を図ることもできる。
また、剛直なガラスフリット等を用いない場合、素子基板4や封止基板1に柔軟性のある材料を用いて、有機発光デバイス5自体に柔軟性を付与した、いわゆるフレキシブルデバイスの提供が可能となる。デバイス全体が柔軟かつ軽量であるため、落下等の衝撃を受けても壊れにくくなる。
本発明では、図1のような有機発光デバイス5以外に、図2のような有機発光デバイス5Aも好ましい。図2では、封止基板1と素子基板4との平行性を高めるため、樹脂硬化物の厚みに対して適当な高さを有するスペーサーbを樹脂硬化物中に組み込んだものである。図2は、有機発光デバイス5Aを、有機発光素子3(点線で示す)の存在しない領域において有機発光素子3の端縁に平行に切断した際の断面を示している。
使用するスペーサーbの高さは、実質、いずれのスペーサーbも同じであることが、封止基板1と素子基板4との平行性を高める観点から好ましい。
使用するスペーサーbの高さは、実質、いずれのスペーサーbも同じであることが、封止基板1と素子基板4との平行性を高める観点から好ましい。
スペーサーbとしては、球状フィラーまたはフォトリソグラフィ法によって形成された柱状ピラーが好ましい。また、スペーサーbの材質は、有機発光素子を封止する時の圧力でスペーサーbが押しつぶされて破壊される危険性がなければ、有機材料または無機材料のいずれでもよい。有機樹脂であると本発明の封止用樹脂組成物や樹脂硬化物との親和性に優れるので好ましく、架橋系アクリル樹脂であると封止性の劣化が少ないのでより好ましい。
スペーサーbとしては、例えば、JX日鉱日石エネルギー社製のENEOSユニパウダー(商品名)や早川ゴム社製のハヤビーズ(商品名)などが挙げられる。
スペーサーbとしては、例えば、JX日鉱日石エネルギー社製のENEOSユニパウダー(商品名)や早川ゴム社製のハヤビーズ(商品名)などが挙げられる。
スペーサーbの配置密度は、封止基板1と素子基板4との平行性を高め、上下の基板間距離を均一に保つ観点からは、10個/mm2以上が好ましく、より好ましくは50個/mm2以上、さらに好ましくは100個/mm2以上である。
封止用樹脂組成物の粘度が高くなりすぎると、塗布作業が困難になる。封止用樹脂組成物の粘度の観点からは、スペーサーbの配置密度は1000個/mm2以下が好ましく、より好ましくは500個/mm2以下、さらに好ましくは300個/mm2以下である。
封止用樹脂組成物の粘度が高くなりすぎると、塗布作業が困難になる。封止用樹脂組成物の粘度の観点からは、スペーサーbの配置密度は1000個/mm2以下が好ましく、より好ましくは500個/mm2以下、さらに好ましくは300個/mm2以下である。
樹脂硬化物の厚さは、基板(封止面)への凹凸追従性の観点からは、0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましく、2μm以上がさらに好ましい。樹脂硬化物の厚さが0.5μm以上であれば、有機発光素子の凹凸を十分に吸収して基板間を完全に封止できる。
また、封止性の観点からは、樹脂硬化物の厚さは100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。樹脂硬化物の厚さが100μm以下であれば、大気に露出する樹脂硬化物の表面積が大きくなりすぎず、水分浸入量と水分捕獲とのバランスが取れる。
樹脂硬化物の厚さは、スペーサーbを使用する場合には、スペーサーbの高さとほぼ同じとなる。
また、封止性の観点からは、樹脂硬化物の厚さは100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。樹脂硬化物の厚さが100μm以下であれば、大気に露出する樹脂硬化物の表面積が大きくなりすぎず、水分浸入量と水分捕獲とのバランスが取れる。
樹脂硬化物の厚さは、スペーサーbを使用する場合には、スペーサーbの高さとほぼ同じとなる。
本発明の封止用樹脂組成物は、図3に示すような、樹脂硬化物12の周りを囲むように、側面部封止剤(ガラスフリットや接着剤)などにより側面部封止構造10を形成してさらなる密閉処理が行われている有機発光デバイス15に使用してもよい。側面部封止構造10として、接着剤やガスバリア性シール剤、またはガラスフリット硬化物などでダム構造部分を形成することができる。この場合、本発明の樹脂硬化物と側面部封止構造10の相乗効果により、高い気密性が保たれる。このため、有機発光デバイス15の長期寿命化の観点からは、本発明の封止用樹脂組成物により得られる樹脂硬化物12と側面部封止構造10を併用した有機発光デバイス15が好ましい。
さらに、本発明の封止用樹脂組成物より得られる樹脂硬化物は、図4に示すような、有機発光デバイス25に使用してもよい。有機発光デバイス25は、ガスバリア性の素子基板24上に形成された、有機発光素子23が、無機薄膜21と有機薄膜22の複数積層により密閉処理されている。この場合、樹脂硬化物が有機薄膜22となる。本発明の封止用樹脂組成物により得られる有機薄膜22と無機薄膜21の相乗効果により、高い気密性が保たれる。上記の効果が得られる限り、前記積層数は図4の態様に限定されるものではなく任意に設計できる。
ここで無機薄膜21は、窒化ケイ素化合物や酸化ケイ素化合物、酸化アルミニウム化合物、アルミニウムなどから構成される。一層の無機薄膜21の厚さは1μm以下が屈曲性の点から好ましい。
一層の有機薄膜22の厚さは、屈曲性の点からは5μm以下が好ましいが、有機EL素子への耐衝撃性の点からは1μm以上、より好ましくは5μm以上が好ましい。
ここで無機薄膜21は、窒化ケイ素化合物や酸化ケイ素化合物、酸化アルミニウム化合物、アルミニウムなどから構成される。一層の無機薄膜21の厚さは1μm以下が屈曲性の点から好ましい。
一層の有機薄膜22の厚さは、屈曲性の点からは5μm以下が好ましいが、有機EL素子への耐衝撃性の点からは1μm以上、より好ましくは5μm以上が好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物を用いた有機発光デバイスの製造方法を、光カチオン重合開始剤を含有した遅延硬化型の封止用樹脂組成物を例にとって説明すると、次のとおりである。
この際、封止用樹脂組成物の塗布方法は、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレーコート法、スリットコート法、バーコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、フローコート法等が挙げられる。
図1のように側面を密閉処理していない有機発光デバイス5は、以下のようにして製造する。まず、有機発光素子3を積層形成した有機発光素子基板4の上に、有機発光素子3を覆って本発明の封止用樹脂組成物を適量塗布し、紫外線照射を行う。この時点では硬化遅延性により樹脂は未硬化である。本発明の封止用組成物への紫外線照射は、有機発光素子基板4への塗布前に行ってもよい。その後、さらにその上から封止基板1を、本発明の封止用樹脂組成物を挟むように設置する。これにより、素子基板4と封止基板1の間に空間が生じないようにし、続いて、加熱(例えば、90℃で30分)することにより本発明の封止用樹脂組成物を硬化し、樹脂硬化物2を形成することで封止される。
または、初めに封止基板1に本発明の封止用樹脂組成物を塗布し、紫外線照射を行った後、この封止用樹脂組成物を、封止基板1と有機発光素子3を積層形成した素子基板4とで挟み、加熱(例えば、90℃で30分)して樹脂硬化物2を形成することで封止してもよい。この場合も、本発明の封止用組成物への紫外線照射は、封止基板1への塗布前に行ってもよい。
この際、封止用樹脂組成物の塗布方法は、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレーコート法、スリットコート法、バーコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、フローコート法等が挙げられる。
図1のように側面を密閉処理していない有機発光デバイス5は、以下のようにして製造する。まず、有機発光素子3を積層形成した有機発光素子基板4の上に、有機発光素子3を覆って本発明の封止用樹脂組成物を適量塗布し、紫外線照射を行う。この時点では硬化遅延性により樹脂は未硬化である。本発明の封止用組成物への紫外線照射は、有機発光素子基板4への塗布前に行ってもよい。その後、さらにその上から封止基板1を、本発明の封止用樹脂組成物を挟むように設置する。これにより、素子基板4と封止基板1の間に空間が生じないようにし、続いて、加熱(例えば、90℃で30分)することにより本発明の封止用樹脂組成物を硬化し、樹脂硬化物2を形成することで封止される。
または、初めに封止基板1に本発明の封止用樹脂組成物を塗布し、紫外線照射を行った後、この封止用樹脂組成物を、封止基板1と有機発光素子3を積層形成した素子基板4とで挟み、加熱(例えば、90℃で30分)して樹脂硬化物2を形成することで封止してもよい。この場合も、本発明の封止用組成物への紫外線照射は、封止基板1への塗布前に行ってもよい。
図3のように、側面部封止構造10を形成することで、樹脂硬化物12の側面からの水分浸入を低減させる構造の場合は以下のように製造することができる。先に有機発光素子13の周りを囲むように、側面部封止構造10を素子基板14または封止基板11の上に形成する。その後、側面部封止構造10の内部に、本発明の封止用樹脂組成物を流し込み、紫外線照射を行った後、さらにもう片方の基板で本発明の封止用樹脂組成物を挟む。この際、素子基板14と封止基板11と側面封止構造10との間に空間が生じないようにする。その後、加熱(例えば、90℃で30分)することにより本発明の封止用樹脂組成物を硬化し、樹脂硬化物12を形成することで有機発光素子13を封止する。なお、本発明の封止用組成物への紫外線照射は、側面部封止構造10の内部に流し込む前に行ってもよい。
図4に示すような、有機発光デバイス25は以下のようにして製造することができる。まず、ガスバリア性の素子基板24上に有機発光素子23を形成し、その有機発光素子23の上部および側面全体を無機薄膜21で覆う。さらに、本発明の封止用樹脂組成物を無機薄膜21上に塗布し、これを硬化させて有機薄膜22を形成する。この上に、さらに無機薄膜21を形成する。必要により、有機薄膜22と無機薄膜21の形成を繰り返す。
無機薄膜21の形成は、プラズマCVD(PECVD)、PVD(物理気相堆積)、ALD(原子層堆積)などで形成することができる。
有機薄膜22はインクジェット法やスプレーコート法、スリットコート法、バーコート法など既存の方法で本発明の封止用樹脂組成物を塗布した後、紫外線照射および加熱により硬化させることにより形成することができる。なお、本発明の封止性組成物への紫外線照射は、封止用樹脂組成物の塗布前に行ってもよい。
無機薄膜21の形成は、プラズマCVD(PECVD)、PVD(物理気相堆積)、ALD(原子層堆積)などで形成することができる。
有機薄膜22はインクジェット法やスプレーコート法、スリットコート法、バーコート法など既存の方法で本発明の封止用樹脂組成物を塗布した後、紫外線照射および加熱により硬化させることにより形成することができる。なお、本発明の封止性組成物への紫外線照射は、封止用樹脂組成物の塗布前に行ってもよい。
なお、光カチオン重合開始剤の代わりに熱カチオン重合開始剤を含む態様の封止用樹脂組成物を使用する場合には、紫外線照射の代わりに初期加熱を行う以外は上記製造方法と同様にして、有機発光デバイスを製造することができる。
また、遅延硬化型でない封止用樹脂組成物を使用する場合には、封止性樹脂組成物を塗布する前に紫外線照射や初期加熱をせず、塗布後に紫外線照射または加熱する以外は、上記製造方法と同様にして、有機発光デバイスを製造することができる。
上記の封止工程は乾燥環境下で行われると、本発明の封止用樹脂組成生物の吸湿特性の劣化が少なくなるので好ましい。
また、遅延硬化型でない封止用樹脂組成物を使用する場合には、封止性樹脂組成物を塗布する前に紫外線照射や初期加熱をせず、塗布後に紫外線照射または加熱する以外は、上記製造方法と同様にして、有機発光デバイスを製造することができる。
上記の封止工程は乾燥環境下で行われると、本発明の封止用樹脂組成生物の吸湿特性の劣化が少なくなるので好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物を用いた有機発光デバイスは、色度調節のためのカラーフィルタが設置されていてもよい。この場合のカラーフィルタの設置場所は、図1〜3の態様の場合は、本発明の樹脂硬化物2(12)と封止基板1(11)または素子基板4(14)との間であっても良く、カラーフィルタと有機発光素子3(13)で素子基板4(14)を挟んでも、または、カラーフィルタと素子基板4(14)で封止基板1(11)、樹脂硬化物2(12)および有機発光素子3(13)を挟むように設置してもよい。図4の態様の場合は、最も外側に位置する無機薄膜21の上、または素子基板24の下に設置してもよい。その場合、カラーフィルタは、本発明の封止用樹脂組成物またはその他の透明樹脂組成物で固定されることが好ましい。
本発明の封止用樹脂組成物は、硬化遅延特性を利用する態様では、紫外線照射を行っても直ちには硬化しないので、紫外線に弱い色素を用いる有機EL素子に紫外線を当てることなく、封止を行うことができる。また、この態様では、紫外線照射前に加熱を行っても硬化反応は進行しないので、室温保存安定性により優れる。さらに、この態様は、樹脂塗布時に塗布装置の口金部を加熱することで封止用樹脂組成物の粘度を低下させ、塗布を容易にする方法にも適用可能であり、塗布方法や樹脂の選択の自由度が拡大する。
本発明の封止用樹脂組成物は、光カチオン重合開始剤を含み、特定の配合とした場合には、樹脂硬化後の粘着力やピール接着力を低減させることが可能である。このため、硬化させることで再剥離が容易になる、電子部品等の仮固定用粘着剤の用途にも応用できる。
以下に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
<<電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物の調製>>
<実施例1>
カチオン重合性化合物(a)としてHBE−100(商品名、新日本理化社製)を9.7g、吸湿性化合物(b)としてアルゴマー800AF(商品名、川研ファインケミカル社製)を0.1g、カチオン重合開始剤(c)としてトリアリールスルホニウム塩系開始剤(商品名「CPI−500K」、サンアプロ社製)を0.1g、溶剤(d)としてヘキサンを0.1g加え、均一になるまで撹拌し、封止用樹脂組成物を得た。
<実施例1>
カチオン重合性化合物(a)としてHBE−100(商品名、新日本理化社製)を9.7g、吸湿性化合物(b)としてアルゴマー800AF(商品名、川研ファインケミカル社製)を0.1g、カチオン重合開始剤(c)としてトリアリールスルホニウム塩系開始剤(商品名「CPI−500K」、サンアプロ社製)を0.1g、溶剤(d)としてヘキサンを0.1g加え、均一になるまで撹拌し、封止用樹脂組成物を得た。
<実施例2〜13および比較例1〜5>
実施例1で用いた構成材料の代わりに、表1に示す構成材料を表1に記載の質量%用いて合計が10gとなるように配合した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜13および比較例1〜5の封止用樹脂組成物を調製した。
なお、表1における構成材料(a)〜(d)の単位(質量%)は省略して記載した。
比較例3は、特許文献1の実施例に類似の組成を有している。
比較例4は、特開2014−14814の実施例1に類似の組成を有している。
なお、実施例3、4、8および実施例13は参考例とする。
実施例1で用いた構成材料の代わりに、表1に示す構成材料を表1に記載の質量%用いて合計が10gとなるように配合した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜13および比較例1〜5の封止用樹脂組成物を調製した。
なお、表1における構成材料(a)〜(d)の単位(質量%)は省略して記載した。
比較例3は、特許文献1の実施例に類似の組成を有している。
比較例4は、特開2014−14814の実施例1に類似の組成を有している。
なお、実施例3、4、8および実施例13は参考例とする。
封止用樹脂組成物の配合には、以下の試薬を用いた。
−重合性化合物(a)−
・エポライト1500NP(商品名、共栄社化学社製、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル)
・OXT−221(商品名、東亞合成社製)(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)
・DME−100(商品名、新日本理化社製、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル)
・HBE−100(商品名、新日本理化社製、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル)
・EP−4088L(商品名、ADEKA社製、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル)
・DCPD−VE(商品名、丸善化学社製、ジシクロペンタジエンビニルエーテル)
・NKエステルA−DCP(商品名、新中村化学社製、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート)
−吸湿性化合物(b)−
・ALCH(アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)
・アルゴマー600AF(アルミニウムオキサイドヘキシレートトリマー)
・アルゴマー800AF(アルミニウムオキサイドオクチレートトリマー)
・アルゴマー1000SF(アルミニウムオキサイドステアレートトリマー)
・アルゴマー(アルミニウムオキサイドイソプロポキサイドトリマー)
(いずれも商品名、川研ファインケミカル社製)
以上のうち、アルゴマー600AF、アルゴマー800AF、アルゴマー1000AFは溶液として供給されているので、エバポレーターにより定法で乾固させて用いた。
また、比較例4ではアルゴマー800AFにピリジン(bp115℃、分子量79、和光純薬社製)を配位させて用いた。ピリジンを配位させる方法は、特開2014−14814の実施例1を参照した。
−重合開始剤(c)−
・V−601(商品名、和光純薬社製、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、熱ラジカル重合開始剤)
・CPI−500K(商品名、サンアプロ社製、トリアリールスルホニウム塩、光カチオン重合開始剤)
・SI−60L(商品名、三新化学工業社製、芳香族スルホニウム塩、熱カチオン重合開始剤)
・Irgacure907(商品名、BASF社製、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、光ラジカル重合開始剤)
−重合促進剤−
トリエタノールアミン(和光純薬製)
−溶剤(d)−
・ヘキサン(和光純薬製、沸点:68℃)
・オクタン(和光純薬製、沸点:126℃)
・AF7号ソルベント(商品名、JX日鉱日石エネルギー社製、ナフテンを主成分とする溶媒、沸点:260℃)
−重合性化合物(a)−
・エポライト1500NP(商品名、共栄社化学社製、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル)
・OXT−221(商品名、東亞合成社製)(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)
・DME−100(商品名、新日本理化社製、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル)
・HBE−100(商品名、新日本理化社製、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル)
・EP−4088L(商品名、ADEKA社製、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル)
・DCPD−VE(商品名、丸善化学社製、ジシクロペンタジエンビニルエーテル)
・NKエステルA−DCP(商品名、新中村化学社製、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート)
−吸湿性化合物(b)−
・ALCH(アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)
・アルゴマー600AF(アルミニウムオキサイドヘキシレートトリマー)
・アルゴマー800AF(アルミニウムオキサイドオクチレートトリマー)
・アルゴマー1000SF(アルミニウムオキサイドステアレートトリマー)
・アルゴマー(アルミニウムオキサイドイソプロポキサイドトリマー)
(いずれも商品名、川研ファインケミカル社製)
以上のうち、アルゴマー600AF、アルゴマー800AF、アルゴマー1000AFは溶液として供給されているので、エバポレーターにより定法で乾固させて用いた。
また、比較例4ではアルゴマー800AFにピリジン(bp115℃、分子量79、和光純薬社製)を配位させて用いた。ピリジンを配位させる方法は、特開2014−14814の実施例1を参照した。
−重合開始剤(c)−
・V−601(商品名、和光純薬社製、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、熱ラジカル重合開始剤)
・CPI−500K(商品名、サンアプロ社製、トリアリールスルホニウム塩、光カチオン重合開始剤)
・SI−60L(商品名、三新化学工業社製、芳香族スルホニウム塩、熱カチオン重合開始剤)
・Irgacure907(商品名、BASF社製、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、光ラジカル重合開始剤)
−重合促進剤−
トリエタノールアミン(和光純薬製)
−溶剤(d)−
・ヘキサン(和光純薬製、沸点:68℃)
・オクタン(和光純薬製、沸点:126℃)
・AF7号ソルベント(商品名、JX日鉱日石エネルギー社製、ナフテンを主成分とする溶媒、沸点:260℃)
<<評価方法>>
上記で調製した実施例1〜13および比較例1〜5の封止用樹脂組成物について、以下の評価を25℃相対湿度50%に管理されたクリーンルーム内にて行った。結果を表1に示す。
上記で調製した実施例1〜13および比較例1〜5の封止用樹脂組成物について、以下の評価を25℃相対湿度50%に管理されたクリーンルーム内にて行った。結果を表1に示す。
<カルシウム腐食試験>
図5を適宜参照して説明する。
寸法1.2mm×22.5mm×24mmである市販のガラス基板(透明ガラス)を45℃で10分間超音波洗浄し、さらにUV洗浄で30分間オゾンクリーニングし、表面の有機物を飛ばした。続いて、このガラス基板上に、真空蒸着機により10mm×10mm角で、厚さ100nmの金属カルシウム層52を形成した。次いで、上記で調製した封止用樹脂組成物10μLを金属カルシウム層上に滴下した。紫外線照射装置で50mW/cm2で60秒(照射量:3000mJ/cm2)紫外線を照射した後、0.15mm×18mm×18mmの封止ガラス(透明ガラス)をさらに重ねた。封止樹脂組成物は封止ガラスとガラス基板または金属カルシウム層との間に広がって、封止ガラス表面とほぼ同じサイズの層を形成した。これを、90℃の加熱炉に30分投入して封止用樹脂組成物を硬化させて金属カルシウム層を封止し、試験片を得た。
また、比較例1と実施例12は、紫外線を照射せず、100℃の加熱炉に90分投入して封止用樹脂組成物を硬化させた以外は、上記と同様にして試験片を得た。
さらに、比較例3については、加熱しない以外は、上記と同様にして試験片を得た。
硬化後の樹脂硬化物51の厚さはいずれも30μmであった。
なお、実施例1〜11および13の封止性樹脂組成物は、いずれも紫外線照射後に封止ガラスを重ねるのに十分な可使時間があった。
ここで、封止ガラスの外周の端縁から金属カルシウム層の外周の端縁までの距離は、四つとも均等に4mmとした。図5(a)は、ガラス基板を介して前記試験片を見た図(ただし、前記封止ガラスの部分を除く。)を示す。
得られた試験片を60℃、相対湿度90%の高温高湿下で保存し、48時間経過後の金属カルシウム層54のコーナー部分を観察した。
図5を適宜参照して説明する。
寸法1.2mm×22.5mm×24mmである市販のガラス基板(透明ガラス)を45℃で10分間超音波洗浄し、さらにUV洗浄で30分間オゾンクリーニングし、表面の有機物を飛ばした。続いて、このガラス基板上に、真空蒸着機により10mm×10mm角で、厚さ100nmの金属カルシウム層52を形成した。次いで、上記で調製した封止用樹脂組成物10μLを金属カルシウム層上に滴下した。紫外線照射装置で50mW/cm2で60秒(照射量:3000mJ/cm2)紫外線を照射した後、0.15mm×18mm×18mmの封止ガラス(透明ガラス)をさらに重ねた。封止樹脂組成物は封止ガラスとガラス基板または金属カルシウム層との間に広がって、封止ガラス表面とほぼ同じサイズの層を形成した。これを、90℃の加熱炉に30分投入して封止用樹脂組成物を硬化させて金属カルシウム層を封止し、試験片を得た。
また、比較例1と実施例12は、紫外線を照射せず、100℃の加熱炉に90分投入して封止用樹脂組成物を硬化させた以外は、上記と同様にして試験片を得た。
さらに、比較例3については、加熱しない以外は、上記と同様にして試験片を得た。
硬化後の樹脂硬化物51の厚さはいずれも30μmであった。
なお、実施例1〜11および13の封止性樹脂組成物は、いずれも紫外線照射後に封止ガラスを重ねるのに十分な可使時間があった。
ここで、封止ガラスの外周の端縁から金属カルシウム層の外周の端縁までの距離は、四つとも均等に4mmとした。図5(a)は、ガラス基板を介して前記試験片を見た図(ただし、前記封止ガラスの部分を除く。)を示す。
得られた試験片を60℃、相対湿度90%の高温高湿下で保存し、48時間経過後の金属カルシウム層54のコーナー部分を観察した。
より具体的には、金属カルシウム層52は金属光沢を有する銀白色を呈しているが、腐食の進行に伴い、腐食部分は透明な水酸化カルシウムとなる。このため、試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分(金属カルシウム部分と水酸カルシウム部分の境界)は丸くなって見える。本試験における腐食度合いは、図5(b)に示すように、試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分の曲率半径Rを用いて評価した。
曲率半径Rは、以下のようにして評価した。
上記で得られた試験片をその上方から写真撮影して、試験後の金属カルシウム層54の画像を得た。得られた画像上の試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分において、図5(b)の点線で示された円のように、コーナー部分の丸みに沿いかつコーナー部分を形成する二つの辺に接する円(曲率円)を描き、その円の半径を求めた(曲率半径)。1つの試験片の4つのコーナー部分すべてについて曲率半径を求めた。得られた4つの曲率半径の内、最大のものをその試験片においての曲率半径Rとし、下記の基準で評価した。
腐食が生じていないもの、すなわち腐食による金属カルシウム層のコーナー部分の丸みの曲率半径Rが0mmのものを「A」、腐食が生じており、Rが0mmを超え1mm未満のものを「B」、Rが1mm以上5mm未満のものを「C」、Rが5mm以上のものを「D」として評価した。A〜Cを合格とした。
曲率半径Rは、以下のようにして評価した。
上記で得られた試験片をその上方から写真撮影して、試験後の金属カルシウム層54の画像を得た。得られた画像上の試験後の金属カルシウム層54のコーナー部分において、図5(b)の点線で示された円のように、コーナー部分の丸みに沿いかつコーナー部分を形成する二つの辺に接する円(曲率円)を描き、その円の半径を求めた(曲率半径)。1つの試験片の4つのコーナー部分すべてについて曲率半径を求めた。得られた4つの曲率半径の内、最大のものをその試験片においての曲率半径Rとし、下記の基準で評価した。
腐食が生じていないもの、すなわち腐食による金属カルシウム層のコーナー部分の丸みの曲率半径Rが0mmのものを「A」、腐食が生じており、Rが0mmを超え1mm未満のものを「B」、Rが1mm以上5mm未満のものを「C」、Rが5mm以上のものを「D」として評価した。A〜Cを合格とした。
<保存安定性>
上記で調製された各封止用樹脂組成物を調製直後に透明ガラス容器(容積:50ml)に10ml入れ、密閉して、室温(25℃)で、通常光下で保管した。この封止用樹脂組成物を上記ガラス容器に入れてから上記封止用樹脂組成物に流動性が認められなくなった時点までの経過時間を測定し、この経過時間を保存安定性とした。流動性の確認は、上記ガラス容器を傾けて、そのときの封止用樹脂組成物の状態を目視で観察することにより行った。具体的には、ガラス容器を90度に傾けたときに、封止用樹脂組成物が10秒以内に変形が確認されなくなった時点を「流動性が認められなくなった時点」とした。経過時間が4日以上の場合、保存安定性は良好と評価できる。
上記で調製された各封止用樹脂組成物を調製直後に透明ガラス容器(容積:50ml)に10ml入れ、密閉して、室温(25℃)で、通常光下で保管した。この封止用樹脂組成物を上記ガラス容器に入れてから上記封止用樹脂組成物に流動性が認められなくなった時点までの経過時間を測定し、この経過時間を保存安定性とした。流動性の確認は、上記ガラス容器を傾けて、そのときの封止用樹脂組成物の状態を目視で観察することにより行った。具体的には、ガラス容器を90度に傾けたときに、封止用樹脂組成物が10秒以内に変形が確認されなくなった時点を「流動性が認められなくなった時点」とした。経過時間が4日以上の場合、保存安定性は良好と評価できる。
さらに、封止用樹脂組成物に求められる参考特性として、以下についても評価を行った。
<相溶性試験(配合後硬化前)>
重合性化合物(a)、吸湿性化合物(b)、および重合開始剤(c)(また溶剤(d)を使用した場合は溶剤(d))を、表1に記載の配合比で、合計が10gとなるように配合し、常温(23℃)にて1時間撹拌して、封止用樹脂組成物を得た。撹拌後の封止用樹脂組成物を静置し、24時間後の状態を目視で確認した。
透明な状態(封止用樹脂組成物が、その中に含まれる重合性化合物(a)の透明度と同等程度の透明度を有する状態)を「A」、白濁した状態(封止用樹脂組成物が、その中に含まれる重合性化合物(a)の透明度よりも目視で判断できる程度に低い透明度を有する状態)を「B」、二層分離した状態を「C」として評価した。
重合性化合物(a)、吸湿性化合物(b)、および重合開始剤(c)(また溶剤(d)を使用した場合は溶剤(d))を、表1に記載の配合比で、合計が10gとなるように配合し、常温(23℃)にて1時間撹拌して、封止用樹脂組成物を得た。撹拌後の封止用樹脂組成物を静置し、24時間後の状態を目視で確認した。
透明な状態(封止用樹脂組成物が、その中に含まれる重合性化合物(a)の透明度と同等程度の透明度を有する状態)を「A」、白濁した状態(封止用樹脂組成物が、その中に含まれる重合性化合物(a)の透明度よりも目視で判断できる程度に低い透明度を有する状態)を「B」、二層分離した状態を「C」として評価した。
<相溶性試験(硬化後)>
上記24時間静置後の封止用樹脂組成物を、厚さ50μmの離型処理PETフィルム(商品名「E7004」、東洋紡社製)上に厚さ100μmで塗布して紫外線照射装置(商品名:US5−0151、アイグラフィック社製)で50mW/cm2で60秒(照射量:3000mJ/cm2)紫外線を照射した。さらに、塗布した封止用樹脂組成物上に厚さ25μmの離型処理PETフィルム(商品名「E7004」、東洋紡社製)を重ねた。このようにして得られた2枚の離型処理PETフィルムで挟んだ封止用樹脂組成物を、90℃の加熱炉に30分投入した後、2枚の離型処理PETフィルムを剥離し、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
また、比較例1と実施例12は、紫外線を照射せず、加熱条件を100℃の加熱炉に90分投入とした以外は、実施例1と同様にして、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
さらに、比較例3については、加熱しない以外は、実施例1と同様にして、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
この硬化フィルムの状態を、硬化フィルムの平面上部から目視で確認した。
透明な状態(硬化フィルムが、上記の硬化前の封止用樹脂組成物に含まれている重合性化合物(a)の透明度と同等程度の透明度を有する状態)を「A」、透明だが屈折率差により相分離が認識できる状態を「B」、白濁しており相分離が認識できない状態(白濁とは、硬化フィルムが、上記の硬化前の封止用樹脂組成物に含まれている重合性化合物(a)の透明度よりも目視で判断できる程度に低い透明度を有する状態)を「C」として評価した。
上記24時間静置後の封止用樹脂組成物を、厚さ50μmの離型処理PETフィルム(商品名「E7004」、東洋紡社製)上に厚さ100μmで塗布して紫外線照射装置(商品名:US5−0151、アイグラフィック社製)で50mW/cm2で60秒(照射量:3000mJ/cm2)紫外線を照射した。さらに、塗布した封止用樹脂組成物上に厚さ25μmの離型処理PETフィルム(商品名「E7004」、東洋紡社製)を重ねた。このようにして得られた2枚の離型処理PETフィルムで挟んだ封止用樹脂組成物を、90℃の加熱炉に30分投入した後、2枚の離型処理PETフィルムを剥離し、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
また、比較例1と実施例12は、紫外線を照射せず、加熱条件を100℃の加熱炉に90分投入とした以外は、実施例1と同様にして、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
さらに、比較例3については、加熱しない以外は、実施例1と同様にして、封止用樹脂組成物の硬化フィルムを得た。
この硬化フィルムの状態を、硬化フィルムの平面上部から目視で確認した。
透明な状態(硬化フィルムが、上記の硬化前の封止用樹脂組成物に含まれている重合性化合物(a)の透明度と同等程度の透明度を有する状態)を「A」、透明だが屈折率差により相分離が認識できる状態を「B」、白濁しており相分離が認識できない状態(白濁とは、硬化フィルムが、上記の硬化前の封止用樹脂組成物に含まれている重合性化合物(a)の透明度よりも目視で判断できる程度に低い透明度を有する状態)を「C」として評価した。
<粘度測定>
上記で調製した封止用樹脂組成物を、1時間静置後、動的粘弾性測定装置(装置名「ARES」、レオメトリック・サイエンティフィック社製)において、コーン直径25mm、コーン角度0.1radのコーンプレートを用いて、せん断速度1s−1の角速度で常温(25℃)の複素粘度n*を測定した。
複素粘度n*が2Pa・s以下のものを「A」、2Pa・sを超えて5Pa・s以下のものを「B」、5Pa・sを超えたものを「C」として評価した。
上記で調製した封止用樹脂組成物を、1時間静置後、動的粘弾性測定装置(装置名「ARES」、レオメトリック・サイエンティフィック社製)において、コーン直径25mm、コーン角度0.1radのコーンプレートを用いて、せん断速度1s−1の角速度で常温(25℃)の複素粘度n*を測定した。
複素粘度n*が2Pa・s以下のものを「A」、2Pa・sを超えて5Pa・s以下のものを「B」、5Pa・sを超えたものを「C」として評価した。
<アウトガス量>
上述の相溶性試験(硬化後)の試験片と同様に作製された厚さ100μmの封止用樹脂組成物の硬化フィルムを用い、JIS K 0114で規定されるガスクロマトグラフ分析法で、アウトガス量の測定を行った。
具体的には、試料3mg(厚さ100μm、1cm×3mm)を用い、フロンティアラボ株式会社製マルチショットパイロライザーPY−3030Dで100℃20分加熱し脱離したガス量を分析した。カラムはフロンティアラボ社製UA+−5を、GC/MS分析装置は日本電子株式会社製JMS−Q1050GCを用い、トルエン換算で定量化した。
アウトガス量が300ppm以下のものを「A」、300ppmを超え500ppm以下のものを「B」、500ppmを超えるものを「C」として評価した。
上述の相溶性試験(硬化後)の試験片と同様に作製された厚さ100μmの封止用樹脂組成物の硬化フィルムを用い、JIS K 0114で規定されるガスクロマトグラフ分析法で、アウトガス量の測定を行った。
具体的には、試料3mg(厚さ100μm、1cm×3mm)を用い、フロンティアラボ株式会社製マルチショットパイロライザーPY−3030Dで100℃20分加熱し脱離したガス量を分析した。カラムはフロンティアラボ社製UA+−5を、GC/MS分析装置は日本電子株式会社製JMS−Q1050GCを用い、トルエン換算で定量化した。
アウトガス量が300ppm以下のものを「A」、300ppmを超え500ppm以下のものを「B」、500ppmを超えるものを「C」として評価した。
<水蒸気バリア性試験>
上述の相溶性試験(硬化後)の試験片と同様に作製された厚さ100μmの硬化フィルムを試験対象として用い、JIS Z 0208の防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)に準じ、40℃、相対湿度90%の条件で透湿度(g/m2・24h)を測定した。
なお、40℃、相対湿度90%の恒温槽に投入した際に、カップ内空気の体積変化により硬化フィルムが膨張して、表面積や厚みが変化し、測定値が不正確になる恐れがあるため、硬化フィルムは厚さ20μmのセロハンで補強を行った。この厚さ20μmのセロハンの透湿度は、同様の条件で3,000g/m2・24hと、各実施例、比較例の硬化フィルムの透湿度に比べて十分に大きいため、硬化フィルムの透湿度測定の妨げにはならなかった。
透湿度が100g/m2・24h以下の場合、水蒸気バリア性は良好と評価できる。
表1において、水蒸気バリア性試験の単位(g/m2・24h)は省略した。
上述の相溶性試験(硬化後)の試験片と同様に作製された厚さ100μmの硬化フィルムを試験対象として用い、JIS Z 0208の防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)に準じ、40℃、相対湿度90%の条件で透湿度(g/m2・24h)を測定した。
なお、40℃、相対湿度90%の恒温槽に投入した際に、カップ内空気の体積変化により硬化フィルムが膨張して、表面積や厚みが変化し、測定値が不正確になる恐れがあるため、硬化フィルムは厚さ20μmのセロハンで補強を行った。この厚さ20μmのセロハンの透湿度は、同様の条件で3,000g/m2・24hと、各実施例、比較例の硬化フィルムの透湿度に比べて十分に大きいため、硬化フィルムの透湿度測定の妨げにはならなかった。
透湿度が100g/m2・24h以下の場合、水蒸気バリア性は良好と評価できる。
表1において、水蒸気バリア性試験の単位(g/m2・24h)は省略した。
表1に示すように、実施例1〜13では、いずれもカルシウム腐食試験の評価がよく、本発明の封止用樹脂組成物の硬化フィルムが高い封止性を有することがわかった。さらに、いずれの封止用樹脂組成物も保存安定性が高かった。また、カルシウム試験の条件から分かるように、室内を特に乾燥した状態としなくとも封止性を示しており、取扱い性に優れていた。沸点が100℃以上の溶剤(d)を使用した実施例2〜13はアウトガス性にも優れていた。加えて、いずれも相溶性が高く、封止樹脂組成物が均一に硬化していると考えられる。この結果から、本発明の封止用樹脂組成物は、例えば、図1の有機発光デバイスの有機発光素子3の封止に使用できることが分かる。
これに対して、熱ラジカル重合開始剤を使用した比較例1は、保存安定性に劣る結果となった。吸湿性化合物(b)を使用していない比較例2は、カルシウム腐食試験の評価が悪かった。式(1)の構造を有さない吸湿性化合物であるALCHを使用した比較例3は、カルシウム腐食試験および保存安定性の評価が悪かった。また、粘度測定には合格したが、作業中に増粘してしまった。配位子を有する吸湿性化合物を使用した比較例4は、カルシウム腐食試験の評価が悪かった。式(1)の構造を有さない吸湿性化合物であるALCHを使用した比較例5はカルシウム腐食試験の評価が悪かった。
これに対して、熱ラジカル重合開始剤を使用した比較例1は、保存安定性に劣る結果となった。吸湿性化合物(b)を使用していない比較例2は、カルシウム腐食試験の評価が悪かった。式(1)の構造を有さない吸湿性化合物であるALCHを使用した比較例3は、カルシウム腐食試験および保存安定性の評価が悪かった。また、粘度測定には合格したが、作業中に増粘してしまった。配位子を有する吸湿性化合物を使用した比較例4は、カルシウム腐食試験の評価が悪かった。式(1)の構造を有さない吸湿性化合物であるALCHを使用した比較例5はカルシウム腐食試験の評価が悪かった。
1 封止基板
2 樹脂硬化物
3 有機発光素子
4 素子基板
b スペーサー(フィラー)
5、5A 有機発光デバイス(画像表示装置)
10 側面部封止構造
11 封止基板
12 樹脂硬化物
13 有機発光素子
14 素子基板
15 有機発光デバイス(画像表示装置)
21 無機薄膜
22 有機薄膜(樹脂硬化物)
23 有機発光素子
24 素子基板
25 有機発光デバイス(画像表示装置)
51 樹脂硬化物
52 金属カルシウム層
54 試験後の金属カルシウム層
R 曲率半径
2 樹脂硬化物
3 有機発光素子
4 素子基板
b スペーサー(フィラー)
5、5A 有機発光デバイス(画像表示装置)
10 側面部封止構造
11 封止基板
12 樹脂硬化物
13 有機発光素子
14 素子基板
15 有機発光デバイス(画像表示装置)
21 無機薄膜
22 有機薄膜(樹脂硬化物)
23 有機発光素子
24 素子基板
25 有機発光デバイス(画像表示装置)
51 樹脂硬化物
52 金属カルシウム層
54 試験後の金属カルシウム層
R 曲率半径
Claims (8)
- カチオン重合性化合物(a)と、下記式(1)で表される構造を含む吸湿性化合物(b)と、カチオン重合開始剤(c)とを含む電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物であって、
前記カチオン重合性化合物(a)が、分子量1,000未満の脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物であり、前記組成物中の前記カチオン重合性化合物(a)の含有量が80質量%超であり、
前記カチオン重合開始剤(c)がカチオン成分と非求核性のアニオン成分からなる塩であり、該カチオン成分が、ヨードニウムイオン、スルホニウムイオンまたはアンモニウムイオンである電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
- 沸点が160℃以上の溶剤(d)を含有する、請求項1に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
- 前記脂環族多価アルコールポリグリシジルエーテル型カチオン重合性化合物が、トリシクロデカン骨格および水添ビスフェノールA骨格の少なくとも一方を有する、請求項1または2に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
- 前記式(1)中、nが2以上であり、*1および*2が互いに結合している請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
- 前記カチオン重合開始剤(c)に対する前記吸湿性化合物(b)の質量比が、0.5〜5である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化することにより形成されてなる、樹脂硬化物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイス封止用硬化性吸湿性樹脂組成物を硬化させて封止されてなる、電子デバイス。
- 請求項6に記載の樹脂硬化物で封止されてなる、電子デバイス。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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