JP6460344B2 - 粘着性組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、粘着性組成物、これを含む粘着フィルム及びこれを含む有機電子装置に関する。
有機電子装置(OED:Organic Electronic Device)は、正孔及び電子を用いて電荷の交流を発生させ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(transmitter)及び有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)などを挙げることができる。
前記有機電子装置のうち、有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)は、既存の光源に比べ、電力消耗量が少なく、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、各種携帯用機器、モニタ、ノートパソコン及びテレビにわたって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の商用化及び用途拡大において、最も主な問題点は、耐久性の問題である。OLEDに含まれた有機材料及び金属電極などは、水分などの外部的要因に起因して非常に容易に酸化される。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。これにより、OLEDなど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などの浸透を防止するための封止材の開発が要求される。一方、有機電子装置に適用される封止材は、封止材自体に含まれる有機揮発物質が有機発光物質または電極部に影響を与える可能性があるため、このような揮発物質を效果的に制御する必要性が要求される。
本発明は、有機電子装置に流入されて素子に損傷を与え、電気化学的腐食を起こす可能性のある水分、イオン性物質、その他の異物らを效果的に制御するだけでなく、有機電子装置の寿命及び耐久性を向上させることができる粘着性組成物及びこれを含む粘着フィルムを提供する。
以下、添付する図面を参照して本発明の具現例をより具体的に説明する。また、本発明の説明において、関連する公知の汎用的な機能または構成に対する詳細な説明は省略する。また、添付される図面は本発明の理解を助けるための概略的なものであって、本発明をより明確に説明するために説明と関系のない部分は省略し、図面において多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、図面に表示された厚さ、大きさ、割合などによって本発明の範囲が制限されない。
本発明による粘着性組成物及びこれを含む粘着フィルムは、有機電子装置の有機電子素子全面を封止することに適用することができる。また、前記粘着フィルムは、断層または多層構造であることができる。
本明細書において、用語「有機電子装置」は互いに対向する一組の電極の間に正孔及び電子を用いて電荷の交流を発生させる有機材料層を含む素子を有する物品または装置を意味し、その例として、光電池装置、整流器、トランスミッタ及び有機発光ダイオード(OLED)などを挙げることができるが、これに制限されるものではない。本発明の一例において、前記有機電子装置は、OLEDであることができる。
例示的な、粘着性組成物は、粘着樹脂を含み、下記一般式1または2を満足することができる。
[一般式1]
X≦1000ppm
[一般式2]
Y≦250ppm、
前記一般式1においてXは、前記組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルをパージトラップ(Purge&Trap)−気体クロマトグラフィー/質量分析法を用いて80℃で30分間維持した後、測定した揮発性有機化合物の量である。また、前記一般式2において、Yは前記組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルでASTM D 7359:2008に基づいて測定した、前記組成物が含んでいるイオン性物質の量である。一例において、本発明の粘着性組成物は、前記一般式1及び2をすべて満足することができる。
本発明の具体的な例において、前記粘着性組成物は、粘着性組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルに対して25℃及び50%相対湿度の条件で24時間維持した後、ASTM D3451−06(2012)(Standard Guide for Testing Coating Powders and Powder Coatings by Coulometric Karl Fischer Titration)に基づいて測定した水分含量が0.01重量%以上でもよい。即ち、前記一般式1においてXは、粘着性組成物の成分の中、25℃及び50%相対湿度の条件で24時間維持した後、測定した水分含量が0.01重量%以上の成分で揮発されて測定された揮発性有機化合物の量でもよい。具体的に、Xは、前記条件を満足する粘着性組成物を150℃から1時間維持した後(Purge and Trap)、揮発された揮発性有機化合物の量であってもよい。前記において水分含量の上限は特に制限されないが、1重量%以下であってもよい。
本明細書で、用語「粘着性組成物の成分」は、前記粘着性組成物の基本になる原材料であることができる。一つの例示において粘着性組成物の成分は、後述する粘着樹脂、光開始剤、粘着付与樹脂、シランカップリング剤、多官能性アクリレートまたは有機溶剤であってもよいが、これに限定されるものではなく、前記粘着性組成物を構成する素材であれば特に制限されない。
本発明の粘着性組成物は、間接的に水分を含んだり、揮発されて水分を伝達したり、直接的に揮発されたりして有機素子に損傷を与えることができる物質が含んでいる揮発性物質を制限することによって、最終組成物が素子に与える損傷を制御することができる。なぜならば、水分は有機電子装置の素子に最も大きく損傷を与えることができるのでこれを制御することによって、有機電子装置の物理的、化学的損傷を防止することができるためである。
前記において揮発性有機化合物の量Xは、通常的に使用するVOC(Volatile Organic Compounds)分析機を介して測定した。具体的に、トルエンを標準試薬として50mg内外のサンプルを80℃で30分間維持し、パージトラップ(Purge and Trap)して揮発された揮発性有機化合物は、1000ppm以下、900ppm以下、800ppm以下、700ppm以下、600ppm以下、500ppm以下、300ppm以下または200ppm以下であり得る。また、ASTM D 7359:2008測定法で測定した前記粘着性組成物が含んでいるイオン性物質の量Yは、250ppm以下、230ppm以下、220ppm以下、200ppm以下、180ppm以下または150ppm以下であり得る。本発明において、前記のように総揮発性有機化合物を制御し、粘着性組成物が含むイオン性物質の総量を制御することによって、有機電子装置に加えられ得る物理的、化学的損傷を防止することができる。具体的に、酸、塩基系列のイオン性物質は、有機電子素子の配線を腐食させたり封止素材によって腐食の発生する恐れがあり、これにより有機電子装置の電気化学的腐食を招いてダークスポットが発生する可能性がある。
本明細書において、用語「VOC(揮発性有機化合物)」は、大気中においてガス状態で存在するすべての有機化合物質と定義することができる。炭素や水素のみで構成された炭化水素類と、ハロゲン化炭化水素、窒素や黄含有炭化水素など常温常圧で気体状態で存在することができるすべての有機性物質とを総称する意味で使用されており、広い意味では、反揮発性有機化合物も含むことができる。例えば、本明細書で揮発性有機化合物は、有機溶剤類、硬化剤の熱分解副産物、または付加反応により発生する副産物などであってもよい。
本明細書において、用語「パージトラップ(Purge and Trap、P&T)」は、サンプルの中に存在する極微量の揮発性有機化合物を抽出及び濃縮して気体クロマトグラフィー(Gas chromatography、GC)または気体クロマトグラフィー/質量分析法(Gas chromatograph−Mass spectrometry、GC/MS)で伝達するVOC前処理装備または方法を意味することができる。使用過程は、揮発性有機化合物を含んだサンプルを空気の遮断された小さな容器に入れ、運搬ガスを用いてサンプル中の揮発性有機化合物質をパージさせてトラップに移動させる。トラップでは揮発性有機化合物を捕集した後、再び熱を加えてこの物質を気体クロマトグラフィーに通過させる。
本明細書において、気体クロマトグラフィー/質量分析法(GC/MS)とは、多様な試料において、溶液の内容物を区分するための選別装置またはその方法を意味する。GC/MSは、多様な化合物を分離するために使用される気体クロマトグラフィー(GC)とGCから入る物質の原子質量を測定する質量分析機(MS)に結合されている。化合物別維持時間の形態と質量はそれぞれ差がある。GC/MSは、化合物の特異的な形態のライブラリー(library)が貯藏されたコンピューターと連結されており、濃度だけではなく、溶液中の化合物を確認するライブラリーと比べて物質の種類を確認する。化合物の存在を確認した後の連続的な照射は、一般にGCを用いて特定物質を分析する。
本発明の揮発性有機化合物は、蒸気圧が0.01psi以上、0.015psi以上、0.02psi以上または0.025psi以上の物質であってもよい。揮発性が強く蒸気圧の大きい物質は、すべて含まれるため上限は特に限定されないが、1psi以下であってもよい。また、本発明の揮発性有機化合物は、沸点が200℃以下、150℃以下、120℃以下、115℃以下または100℃以下であってもよく、下限は特に限定されないが、50℃以上であってもよい。
本明細書において、用語「イオン性物質」は、有機電子装置の配線腐食の恐れがある物質であれば特に制限されず、例えば、ハロゲンイオンであってもよく、塩素イオンであってもよい。イオン性物質として、ハロゲンイオンは、有機電子装置の電気化学的腐食を招く可能性があるため、その含量を最低に制御して有機電子装置の損傷を防止することができる。
一例において、粘着性組成物は粘着樹脂を含む。粘着樹脂は透湿度(WVTR;Water Vapor Transmission Rate)が50g/m・day以下または45g/m・day以下である成分を含むことができる。前記透湿度は粘着樹脂成分を100um厚さのフィルム形態に製造し、100°F及び100%の相対湿度下で前記フィルムの厚さ方向で測定した透湿度であってもよい。粘着樹脂成分の透湿度を前記のように制御して優秀な水分遮断性を示すフィルムを提供することができる。粘着樹脂の透湿度は低いほど優秀な水分遮断性を示すことができるため、その下限は特に限定されない。例えば、前記粘着樹脂の透湿度の下限は、0g/m・dayまたは0.01g/m・dayであってもよい。
一例において、粘着樹脂に含まれる成分は、上述した透湿度の範囲をすべて満足するものであり得る。このような前記範囲の透湿度を有する成分を含むことによって水分遮断性、撥水性などの優秀なフィルムを提供することができる。
粘着樹脂成分としては、上述した透湿度を満足させるものであれば特別な制限なく当業界に知られた樹脂を使用することが可能である。また、前記透湿度を満足することができないものでも組合により前記透湿度を満足すれば、粘着樹脂成分として使用することができる。本明細書において用語「粘着樹脂成分」は、粘着樹脂を形成するベース樹脂を意味することができる。前記ベース樹脂においては、粘着樹脂の主要物性を具現するために使用される樹脂であり、添加剤などの任意的成分は除外された構成を意味する。一例において、前記粘着樹脂に粘着付与剤のような添加剤が添加されると、ベース樹脂は粘着付与剤が除外された構成を意味することができる。
本発明において粘着樹脂は、例えば、スチレン系樹脂、ポリオレフイン系樹脂、熱可塑性エラストマ、ポリオキシアルキレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系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。本発明による粘着樹脂は、イオン性物質または揮発性有機化合物の制御を考慮し、ASTM D 7359:2008で測定したハロゲンイオンの含量が300ppm未満、290ppm以下、280ppm以下、270ppm、260ppm以下、または250ppm以下の樹脂であってもよい。前記のようにハロゲンイオン含量が制御された樹脂を使用することによって、有機電子素子の配線腐食を防止したり、有機電子装置の電気化学的腐食によるダークスポットの発生を防止したりすることができる。
前記においてスチレン系樹脂としては、例えば、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(ABS))、アクリロニトリル−スチレン−アクリレートブロック共重合体(ASA)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン系単独重合体またはこれらの混合物を例示することができる。
前記オレフイン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン系樹脂、低密度ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはこれらの混合物を例示することができる。
前記熱可塑性エラストマとしては、例えば、エスト系熱可塑性エラストマ、オレフイン系熱可塑性エラストマまたはこれらの混合物などを使用することができる。そのうちオレフイン系熱可塑性エラストマとしてポリブタジエン樹脂またはポリイソブチレン樹脂などを使用することができる。
前記ポリオキシアルキレン系樹脂としては、例えば、ポリオキシメチレン系樹脂、ポリオキシエチレン系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。前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系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。前記ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、ポリビニリデンクロライドなどを例示することができる。前記炭化水素の混合物としては、例えば、ヘキサトリアコタン(hexatriacotane)またはパラフィンなどを例示することができる。
前記ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロンなどを例示することができる。前記アクリレート系樹脂としては、例えば、ポリブチル(メタ)アクリレートなどを例示することができる。前記エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型及びこれらの水添加物などのビスフェノール型;フェノールノボラック型やクレゾールノボラック型などのノボラック型;トリグリシジルイソシアヌレート型やヒダントイン型などの含窒素環型;脂環式型;脂肪族型;ナフタリン型、ビフェニル型などの芳香族型;グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型などのグリシジル型;ジシクロペンタジエン型などのジシクロ型;エステル型;エーテルエステル型またはこれらの混合物などを例示することができる。
前記シリコーン系樹脂としては、例えば、ポリジメチルシロキサンなどを例示することができる。また、前記フッ素系樹脂としては、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、ポリフルオリン化ビニリデン、ポリフルオリン化ビニル、ポリフルオリン化エチレンプロピレンまたはこれらの混合物などを例示することができる。
前記羅列した樹脂は、例えば、マレイン酸無水物などとグラフトされて使用されることもでき、羅列された他の樹脂あるいは樹脂を製造するための単量体と共重合されて使用されることもでき、その外の他の化合物によって変性させて使用することもできる。前記他の化合物の例としてはカルボキシル−末端ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などを挙げることができる。
また、羅列した樹脂は、例えば、硬化されて接着性を現わすようにグリシジル基、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などのような熱による硬化が可能な官能基または部位を一つ以上含むか、または、エポキシド(epoxide)基、環状エーテル(cyclic ether)基、スルフィド(sulfide)基、アセタール(acetal)基またはラクトン(lactone)基などのような活性エネルギー線の照射によって硬化が可能な官能基または部位を一つ以上含むことができる。
一つの具体例において、粘着樹脂は、ポリイソブチレン樹脂を含むことができる。ポリイソブチレン樹脂は、疎水性を有し低い透湿度及び低い表面エネルギーを示すことができる。具体的にポリイソブチレン樹脂としては、例えば、イソブチレン単量体の単独重合体;またはイソブチレン単量体と重合可能な他の単量体を共重合した共重合体などを使用することができる。ここで、前記イソブチレン単量体と重合可能な他の単量体は、1−ブテン、2−ブテン、イソプレンまたはブタジエンなどを含むことができる。前記共重合体を使用することによって、工程性及び架橋度のような物性を維持することができ有機電子素子に適用の際、ダークスポット発生を最小化することができる。
前期粘着樹脂は、フィルム形状に成形が可能な程度の重量平均分子量(Mw:Weight Average Molecular Weight)を有するベース樹脂を使用することができる。一例において、フィルム形状に成形が可能な程度の重量平均分子量の範囲は、約3万〜200万、10万〜150万または10万〜100万であってもよい。本明細書で用語の重量平均分子量は、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。
また、粘着性組成物としては、上述した構成のうち、1種を使用することもでき、2種以上を使用することもできる。2種以上を使用する場合には、種類が異なる2種以上の樹脂を使用したり、重量平均分子量の相異する2種以上の樹脂を使用したり、または種類及び重量平均分子量がすべて相異する2種以上の樹脂を使用したりすることができる。
本発明の粘着性組成物は、光開始剤、粘着付与樹脂、シランカップリング剤、多官能性アクリレート及び有機溶剤からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。
本発明において揮発性有機化合物として有機電子装置に流入して素子に損傷を与え、電気化学的腐食を起こすことのできる物質は、有機溶剤類が大部分であり、このような有機溶剤を制御することによって、粘着性組成物の有機揮発量及び微量元素発生を低めることができる。前記有機溶剤は、沸点が100℃以下、95℃以下、90℃以下、85℃以下、または80℃であってもよく、下限は特に限定されないが、50℃以上であってもよい。具体的に、炭化水素溶媒、アルコール、エステル化合物、ケトンまたはエーテル化合物を含むことができる。例えば、本発明において使用できる溶剤の例としては、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアミド(DMF)、メチルセロソルブ(MCS)、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロリドン(NMP)またはエチルセロソルブ(ECS)などの一種または二種以上の混合を挙げることができるが、これに制限されるものではない。
本発明において粘着性組成物は、多官能性アクリレート100重量部に対して光開始剤0.01〜20重量部、0.1〜18重量部、0.3〜15重量部、0.5〜13重量部、0.8〜11重量部、1.0〜10重量部、1.5〜9重量部または2.0〜8.5重量部を含むことができる。光重合開始剤の量が0.01重量部未満の場合、粘着樹脂の硬化は遅くなって十分な架橋度を得ることができない。また、光重合開始剤の量が前記範囲を超過する幾つかの実施形態において、粘着樹脂から気体放出(out gassing)される量が多くなることがある。
光重合開始剤を含む実施形態において、前記一般式1または2を満足する限り、特に限定されない。一般に、開始剤の選択は、少なくとも部分的に粘着樹脂の中に含まれる特定樹脂によって異なり得る。但し、陽イオン開始剤は、付加反応により副産物が生成されることがあるため、前記組成物は陽イオン開始剤を含まなくてもよい。例えば、陽イオン開始剤を使用する場合、腐食性のある酸が発生することがあるため、好ましくは、光ラジカル開始剤を使用することができる。
例示的な光ラジカル開始剤には、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−[4−(メチルチオ)−メチル−1−フェニル]−2−モルフォリノプロパノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンジルメチルベンゾイルホルメート、2−エチルアントラキノン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、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サイド(BASF AG社から商品名ルシリンTPO(LUCIRIN TPO)で購買可能)、2、4、6−トリメチルベンゾインジフェニルエトキシホスフィンオキサイド(BASF AG社から商品名ルシリンTPO−Lで購買可能)、ビス(2、4、6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド(チバガイギーカンパニー(Ciba−Geigy Co.)から商品名イルガキュア819(IRGACURE819)で購買可能)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(チバガイギーカンパニーから商品名ダロキュア1173(DAROCURE1173)で購買可能)、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン(チバガイギーカンパニーから商品名イルガキュア2959で購買可能)、4−(2−アクリリルオキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバガイギーカンパニーから商品名イルガキュア184で購買可能)、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ−(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン(チバガイギーカンパニーから商品名イルガキュア907で購買可能)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノ−フェニル)−ブタノン(チバガイギーカンパニーから商品名イルガキュア369で購買可能)、N、N`−オクタメチルレンビスアクリジン(アデカコポレーション(ADEKA Corp.)から商品名アデカオプトモN1717(ADEKA OPTOMER N1717)で購買可能)、及びアクリロイルであるベンゾフェノン(ユービーシーケミカルスカンパニーリミテッド(UCB Chemicals Co.、Ltd.)から商品名エバクリルP36(EBERCRYLP36)で購買可能)が含まれるが、これに限定されない。
一実施形態において、金属イオン汚染水準が低いためオニウム塩を使用することができる。オニウム塩には、ヨードニウム、スルホニウム及びホスホニウム錯塩が含まれるが、これに限定されない。一般に有用なオニウム塩は、一般式Yの物であり得る。Yは、アリールジアルキルスルホニウム、アルキルジアリールスルホニウム、トリアリールスルホニウム、ジアリールヨードニウム及びテトラアリールホスホニウム陽イオンを含むことができ、ここで各々のアルキル及びアリール基が置換されることができる。前記Xは、PF 、SbF 、CFSO 、(CFSO、(CFSO、(C陰イオンを含むことができる。
本発明の粘着性組成物は、シランカップリング剤をさらに含むことができる。シランカップリング剤は、粘着剤の密着性及び粘着安定性を向上させて、耐熱性及び耐湿性を改善し、また、苛酷な条件で長期間放置された場合においても接着信頼性を向上させる作用をする。但し、シランカップリング剤は、熱によってアルコール成分の副産物が発生するので本発明の目的範囲内で、その含量を最小化することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、ガンマ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ガンマ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−アセトアセテートプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アセトアセテートプロピルトリエトキシシラン、ベータ−シアノアセチルトリメトキシシラン、ベータ−シアノアセチルトリエトキシシラン、アセトキシアセトトリメトキシシランなどを使用することができ、前記のうち、一種または二種以上の混合を使用することができる。アセトアセテート基またはベータ−シアノアセチル基を有するシラン系カップリング剤を使用することが好ましいが、これに制限されるものではない。粘着性組成物は、シランカップリング剤を粘着樹脂100重量部に対して2重量部未満、0.01重量部〜1.9重量部、0.01重量部〜1.8重量部、0.01重量部〜1.5重量部または0.01重量部〜1.3重量部で含むことができる。シランカップリング剤を2重量部以上含む場合、シランカップリング剤から出るアルコール成分の副産物によって有機素子のダークスポットが発生することがあり、合着及び硬化の際、バブルの発生頻度が高くなることがある。
本発明で、粘着性組成物は、粘着付与樹脂を含むことができる。粘着付与樹脂としては、例えば、石油樹脂を水素化して得られる水素化された石油樹脂を使用することができる。水素化された石油樹脂は、部分的にまたは完全に水素化されてもよく、そのような樹脂らの混合物であってもよい。このような粘着付与樹脂は、粘着樹脂との相溶性が良く、かつ水分遮断性に優れるものを選択することができる。水素化された石油樹脂の具体的な例には、水素化されたテルペン系樹脂、水素化されたエステル系樹脂または水素化されたジシクロペンタジエン系樹脂などを挙げることができる。前記粘着付与樹脂の重量平均分子量は、約300〜5、000、350〜3、000、400〜2、000または350〜1、500であり得る。前記粘着付与樹脂の含量は必要に応じて適切に調節することができる。
また、粘着付与樹脂は、粘着樹脂100重量部に対し、5重量部〜100重量部、5重量部〜80重量部、または5重量部〜50重量部の割合で含まれてもよい。
また、一例において、本発明の粘着付与樹脂は、揮発性有機化合物またはイオン性物質の制御を考慮し、酸価(Acid Value)が1(KOH mg/g)以下、0.9(KOH mg/g)、0.8(KOH mg/g)、0.7(KOH mg/g)、0.6(KOH mg/g)、0.4(KOH mg/g)または0.2(KOH mg/g)であり得る。粘着付与樹脂の酸価が1を超過する場合、揮発性有機化合物としてイオン性物質などが有機電子装置に流入して素子に損傷を与え、電気化学的腐食を起こすことができる物質が発生することある。
本発明で、前記粘着性組成物は、前述した粘着樹脂にさらに多官能性アクリレートを含むことができる。前記のような多官能性アクリレートは、例えば、前述した光開始剤との反応を介し、粘着性組成物の貯藏弾性率を高める役割をすることができる。
本発明において使用できる多官能性アクリレートの種類は、特に限定されず、通常の技術者が適切に選択することができる。
本発明においては、公知の多官能性アクリレートの一種または二種以上を混合して使用することができ、相溶性及びヘイズのような光学物性を考慮し、好ましくは2官能性以上または3官能以上のアクリレートを使用することによって、より卓越な耐久性を具現することができるが、本発明の範囲が前記に制限されるものではない。
本発明の粘着性組成物において前記多官能性アクリレートは、粘着樹脂100重量部に対し、1重量部〜50重量部、2重量部〜40重量部、または3重量部〜30重量部の量で含まれてもよい。多官能性アクリレートの含量が1重量部未満であると、高温高湿条件での耐久性が低下する恐れがあり、50重量部を超過すると、光学物性及び未反応性物質が残存して接着力が低下する恐れがある。
本発明の粘着性組成物は、必要に応じて、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などを介し、外部から流入する水分または湿気を吸着または除去することができる成分を総称する意味で使用されることができる。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、粘着性組成物を含む接着フィルム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、後述する封止構造であって、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剤することができ、粘着樹脂のマトリックス構造及び水分反応性吸着剤などとの相互作用を介して水分及び湿気に対する遮断性を極大化することができる。
本発明において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、アルミナなどの金属粉末、金属酸化物、金属塩または五酸化燐(P)などの一種または二種以上の混合物を挙げることができ、物理的吸着剤の場合、シリカ、ゼオライト、チタニア、ジルコニアまたはモンモリロナイトなどを挙げることができる。
前記における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)などを挙げることができ、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)などのような硫酸塩、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)、フッ化ニオビオム(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)、ヨード化バリウム(BaI)またはヨード化マグネシウム(MgI)など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)などのような金属塩素酸塩などを挙げることができるが、これに制限されるものではない。
本発明においては、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、前述の粘着性組成物をフィルム形態で製造した粘着フィルムを、適用しようとする有機電子装置の種類によって厚さが30um以下の薄膜で形成することができ、この場合、水分吸着剤の粉砕工程が必要であることがある。水分吸着剤の粉砕には、3ロールミル、ビードミルまたはボールミルなどの工程が利用されてもよい。
本発明の粘着性組成物は、水分吸着剤を、粘着樹脂100重量部に対し、0重量部〜100重量部、1〜90重量部、5重量部〜80重量部または10〜50重量部の量で含むことができる。水分吸着剤は、任意的成分として含まれなくてもよいが、好ましく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、架橋物が優秀な水分及び湿気遮断性を現わ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、薄膜の封止構造を形成しながらも、優秀な水分遮断特性を現わすようにすることができる。
本明細書においては、特に他に規定しない限り、単位「重量部」は各成分間の重量の割合を意味する。
本発明の粘着性組成物は、また、VOC分析の際、熱による副産物や未反応物質または付加反応物質が少なく発生される範囲で、組成物の耐久性向上のための追加的なフィラー、レーベリング剤、分散剤、消泡剤、紫外線安定剤及び酸化防止剤のような添加剤を追加的に含むことができる。
本発明はまた、前記粘着性組成物を含む粘着フィルムに関するものである。
本発明の粘着フィルムの構造は、前述の粘着性組成物を含むものであれば、特に制限されるものではないが、一例で、基材フィルムまたは離型フィルム(以下、「第1フィルム」と称する場合がある。);及び前記基材フィルムまたは離型フィルム上に形成される前記粘着性組成物を含む構造を有することができる。
本発明の粘着フィルムは、また、前記粘着性組成物上に形成された基材フィルムまたは離型フィルム(以下、「第2フィルム」と称する場合がある。)をさらに含むことができる。
本発明において使用できる前記第1フィルムの具体的な種類は、特に限定されない。本発明においては前記第1フィルムとして、例えば、この分野の一般的な高分子フィルムを使用することができる。本発明においては、例えば、前記基材または離型フィルムとして、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリテトラフルオルエチレンフィルム、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を使用することができる。また、本発明の前記基材フィルムまたは離型フィルムの一面または両面には適切な離型処理が行われてもよい。基材フィルムの離型処理に使用される離型剤の例としては、アルキド系、シリコーン系、フッ素系、不飽和エステル系、ポリオレフイン系またはワックス系などを使用することができ、このうち、耐熱性側面においてアルキド系、シリコーン系またはフッ素系離型剤を使用することが好ましいが、これに制限されるものではない。
また、本発明において使用することができる第2フィルム(以下、「カバーフィルム」と称する場合がある。)の種類も特に限定されない。例えば、本発明においては、前記第2フィルムとして、前述の第1フィルムに例示された範疇内で、第1フィルムと同一であるか、または異なる種類を使用することができる。また、本発明においては、前記第2フィルムにもやはり適切な離型処理が行われて使用されてもよい。
本発明において前記のような基材フィルムまたは離型フィルム(第1フィルム)の厚さは、特に限定されず、適用される用途によって適切に選択することができる。例えば、本発明において前記第1フィルムの厚さは、10um〜500um、好ましくは、20um〜200um程度であってもよい。前記厚さが10um未満であると、製造過程で基材フィルムの変形が容易に発生する恐れがあり、500umを超過すると、経済性が落ちる。
また、本発明において前記第2フィルムの厚さも、特に制限されない。本発明においては、例えば、前記第2フィルムの厚さを第1フィルムと同一に設定することもできる。本発明においては、また、工程性などを考慮して第2フィルムの厚さを第1フィルムに比べて相対的に薄く設定することもできる。
本発明の粘着フィルムに含まれる粘着性組成物の厚さは、特に制限されず、前記フィルムが適用される用途を考慮して下記の条件によって適切に選択することができる。
本発明において、前記のような粘着フィルムを製造する方法は、特に限定されない。例えば、前述の粘着性組成物を含むコーティング液を基材フィルムまたは離型フィルム上にコーティングする第1段階;及び第1段階でコーティングされたコーティング液を乾燥する第2段階を含む方法で粘着フィルムを製造することができる。
本発明の粘着フィルムの製造方法では、また、前記第2段階において乾燥したコーティング液上に基材フィルムまたは離型フィルムを追加的に圧着する第3段階をさらに行うこともできる。
本発明の第1段階は、前述の粘着性組成物を適切な溶媒に溶解または分散させてコーティング液を製造する段階である。この過程で、コーティング液内に含まれる前記粘着樹脂などの含量は、目的によって適切に制御され得る。
本発明においてコーティング液製造に使用される溶剤の種類は、特に限定されない。但し、溶剤の乾燥時間が過度に長くなるか、または高温での乾燥が必要である場合、作業性または粘着フィルムの耐久性側面で問題が発生する可能性があるため、揮発温度が200℃以下、130℃以下または100℃以下である溶剤を使用することが好ましい。本発明においては、また、フィルム成形性などを考慮して、前記範囲以上の揮発温度を有する溶剤を少量混合して使用することができる。本発明において使用することができる溶剤の例としては、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアミド(DMF)、メチルセロソルブ(MCS)、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロリドン(NMP)またはエチルセロソルブ(ECS)などの一種または二種以上の混合を挙げることができるが、これに制限されるものではない。
本発明の第1段階において、前記のようなコーティング液を基材フィルムまたは離型フィルムに塗布する方法は、特に限定されず、例えば、ナイフコート、ロールコート、スプレイコート、グラビアコート、カーテンコート、コンマコートまたはリップコートなどのような公知の方法を制限なしに使用することができる。
本発明の第2段階は、第1段階でコーティングされたコーティング液を乾燥し、粘着樹脂が含まれた粘着剤層を形成する段階である。すなわち、本発明の第2段階では、フィルムに塗布されたコーティング液を加熱して溶剤を乾燥及び除去することによって、粘着剤層を形成することができる。この際、乾燥条件は、特に限定されず、例えば、前記乾燥は、70℃〜200℃の温度で1分〜30分間行うことができる。
本発明の粘着フィルムの製造方法では、また、前記第2段階に引き続いて、フィルム上に形成された粘着性組成物上に追加的な基材フィルムまたは離型フィルムを圧着する第3段階をさらに行うことができる。
このような本発明の第3段階は、フィルムにコーティングされた後、乾燥した粘着剤に追加的な離型フィルムまたは基材フィルム(カバーフィルムまたは第2フィルム)をホットロールラミネートまたはプレス工程によって圧着して行うことができる。この際、前記第3段階は、連続工程の可能性及び效率側面からホットロールラミネート法によって行うことができ、この際、前記工程は、約10℃〜100℃の温度で約0.1kgf/cm〜10kgf/cmの圧力で行うことができる。
一例において、常温において前記ラミネート工程後に、熱と圧力を加えるオートクレーブ工程を選択的に追加することができる。封止基材に対しては、ラミネートが適合し得るが、基板に合着して気泡を除去する側面からは、オートクレーブ工程が適合し得る。
本発明はまた、基板21と;前記基板21上に形成された有機電子素子23;及び前記有機電子素子23を封止する前述した粘着フィルム12とを含む有機電子装置に関する。前記粘着フィルムは、有機電子素子の全面をカバーしていてもよい。
本発明において、有機電子装置は、有機発光ダイオードであってもよい。
前記有機電子装置は、前記粘着フィルムと有機電子素子との間に前記有機電子素子を保護する保護膜をさらに含むことができる。
前記有機電子装置は、粘着フィルムの上端をカバーするカバー基板22をさらに含むことができる。
本発明は、また、上部に有機電子素子が形成された基板に前述した粘着性組成物を含む粘着フィルムが、前記有機電子装置をカバーするように適用する段階を含む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、粘着性組成物を含む粘着フィルムを架橋または硬化する段階をさらに含むことができる。
また、前記粘着フィルムは、優秀な透明性を示し、前面発光(top emission)または背面発光(bottom emission)などの有機電子装置の形態とは関係なく、安定的な粘着フィルムに形成することができる。
本明細書で、用語「硬化」とは、加熱またはUVの照射工程などを経て、本発明の粘着性組成物が架橋構造を形成して粘着剤の形態に製造することを意味することができる。
具体的に、基板として使用されるガラスまたは高分子フィルム上に真空蒸着またはスパッタリングなどの方法で透明電極を形成し、前記透明電極上に、例えば、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層などで構成される発光性有機材料の層を形成した後、その上部に電極層をさらに形成して有機電子素子を形成することができる。続いて、前記工程を経た基板の有機電子素子の全面を覆うように前記粘着フィルムを位置させる。
続いて、ラミネート機などを用いて前記粘着フィルムを加熱して流動性を付与した状態で有機電子素子上に圧着し、粘着フィルム内の樹脂を架橋させることができる。
一例において、前記有機電子素子の全面を覆うように位置される粘着フィルムは、ガラスまたは高分子フィルムのようなカバー基板に予め転写された状態であってもよい。カバー基板34への粘着フィルムの転写は、例えば、前記粘着フィルムから第1または第2フィルムを剥離した後、前記カバー基板と接触させた状態で真空プレスまたは真空ラミネータなどを使用して熱を加えながら行うこともできる。粘着性組成物が熱硬化性の硬化性粘着樹脂を含む場合、前記過程で硬化反応が過度に進行されれば、粘着フィルムの密着力乃至粘着力の減少する恐れがあるので、工程温度を約100℃以下、工程時間を5分以内に制御することができる。
粘着フィルムが転写されたカバー基板を有機電子素子上に位置させ、前記加熱圧着工程を行って封止構造を形成することができる。
一例において、前記粘着フィルムを硬化させることができる。硬化工程は、例えば、硬化性粘着樹脂の硬化方式によって適切な加熱チャンバまたは紫外線チャンバにおいて行うことができる。加熱条件または活性エネルギー線の照射条件は、有機電子素子の安定性と粘着樹脂の硬化性などを考慮して適切に選択することができ、圧着效率を高めるために熱と圧力を同時に加えるオートクレーブを行うこともできる。
前記において有機電子装置の製造方式の一つの例示に言及したが、前記有機電子装置は、他の方式でも製造することができる。例えば、前記のような方式で装置の製造を進行するが、工程の順序あるいは条件などを変更することができる。例えば、粘着フィルムをカバー基板に予め転写せず、基板上の有機電子素子に先に転写して、カバー基板をラミネートした状態で硬化工程を行い封止構造を形成することもできる。
本発明の粘着性組成物は、有機電子装置を封止するフィルムに適用され、素子を保護するだけではなく、組成物自体が含んでいる水分、イオン性物質、その他の異物から素子に加えられる損傷を防止し、電気化学的腐食を效果的に遮断することによって、有機電子装置の寿命及び耐久性を向上させることができる。
本発明の一つの例示による有機電子装置の封止製品を示す断面図である。
以下、本発明による実施例及び本発明によらない比較例を介して、本発明をより詳しく説明するが、本発明の範囲が下記提示された実施例によって制限されるものではない。
実施例1
Polyisobutylene(Mw340k、Cl10ppm>)90g、粘着付与樹脂(H−DCPD系、s.p.125℃、volatile0.5wt%>)10g、アクリレート(Trimethylolpropane triacrylate)6g、光開始剤(2、2−dimethoxy−1、2−diphenylethan−1−one)0.5gを固形分20%となるようにtolueneを追加して撹拌してコーティング液を作る。
前記で準備しておいた溶液を離型PETの離型面にコンマコーターを使用して塗布し、乾燥器において100℃で30分間乾燥し、厚さが50umの粘着フィルムを形成した。
実施例2
光開始剤(2、2−dimethoxy−1、2−diphenylethan−1−one)含量を0.2gにして、乾燥時間を10分にしたことを除いて、実施例1と同一の方法で粘着フィルムを製造した。
比較例1
パージトラップ(Purge and Trap)−気体クロマトグラフィー/質量分析法を用いて150℃1時間乾燥させた時、2wt%以上の揮発性有機化合物が検出される粘着付与樹脂(KOLONG SU90)を使用し、乾燥時間を10分にしたことを除いて、実施例1と同一の方法で粘着フィルムを製造した。
比較例2
Acid Valueが5の粘着付与樹脂製品(REAGEM 5110、parchem)を使用し、乾燥時間を10分にしたことを除いて、実施例1と同一の方法で粘着フィルムを製造した。
比較例3
ASTM D 7359:2008に基づいて測定した塩素イオンの含量が300ppm以上のブチルゴムを使用し、乾燥時間を10分にしたことを除いて、実施例1と同一の方法で粘着フィルムを製造した。
実験例1:総揮発性有機化合物(VOC)測定
測定器機:Purge & Trap sampler−GC/MSD system(P & T:JAI JTD−505III、GC/MS:Agilent 7890B/5977A)フィルムにコーティングしたサンプルを約50mg内外に計量し、80℃30分間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。測定された揮発量は、トルエンを標準試薬として定量する。
実験例2:イオン性物質(微量元素)及び酸価測定
フィルムにコーティングした約50mg内外に計量されたサンプルの前処理は、EN 50267−2−1 & 502672−2に基づき、微量元素の測定は、ASTM D 7395:2008に基づいて測定し、酸価はASTM D974測定法に基づいて測定した。
評価方法:ダークスポット
ガラス基板に点灯テストを行うことができる素子を蒸着する。コーティングしたシート上の接着フィルムをインキャップ用ガラス基板に熱ラミした後、基板で80℃で加熱した状態で5kg/cmの圧力で押しながら3分間真空圧着する。合着したサンプルをオーブンで100℃2時間熱硬化する。熱硬化したサンプルを85℃85%RH恒温、恒湿条件でダークスポットを観察する。300時間観察して、生成されるダークスポットがない場合と、ある場合とをチェックする。
評価方法:配線腐食、バブル発生及びTFTダメージ可否
硝子基板に素子を蒸着する。コーティングしたシート上の接着フィルムをインケブ用ガラス基板に熱ラミした後、基板において80℃にて加熱した状態で5kg/cmの圧力で押しながら3分間真空圧着する。合着したサンプルをオーブンで100℃2時間熱硬化する。前記のように接着フィルムを有機電子素子に適用した後、配線腐食、バブル発生及びTFTダメージ可否を目視で確認した。
Figure 0006460344
実施例1では、ハロゲンイオンの含量が低い樹脂を使用して、有機揮発量及び酸価が低い粘着付与樹脂を使用することによって、揮発性有機化合物及びイオン性物質を效果的に抑制することができた。これに反して、揮発性有機化合物が多量検出される粘着付与樹脂を使用した比較例1または酸価が5の粘着付与樹脂を使用した比較例2の場合、揮発性有機化合物が多量発生したり、イオン性物質が多量発生したりし、バブルが発生したり配線が腐食されたりする結果が出た。また、Cl含量が300ppm以上のブチルゴムを使用した比較例3の場合、イオン性物質が多量発生し、これによってTFTダメージが発生したことを確認することができた。
12:粘着フィルム
21:基板
22:カバー基板
23:有機電子素子

Claims (8)

  1. 有機電子素子の全面を封止するための粘着性組成物であって、
    粘着樹脂、1(KOHmg/g)以下の酸価(Acid Value)を有する粘着付与樹脂、多官能性アクリレート、及び光ラジカル開始剤を含み、陽イオン開始剤を含まず、
    粘着樹脂がオレフイン系熱可塑性エラストマであり、且つ、ASTM D 7359:2008に基づいて測定したハロゲンイオンの含量が300ppm未満である、下記一般式1及び2を満足する粘着性組成物:
    [一般式1]
    X≦1000ppm
    [一般式2]
    Y≦250ppm
    前記一般式1において、Xは、前記組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルをパージトラップ(Purge&Trap)−気体クロマトグラフィー/質量分析法を用いて80℃で30分間維持した後、測定した揮発性有機化合物の量であり、
    前記一般式2において、Yは、前記組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルでASTM D 7359:2008に基づいて測定した、前記組成物が含んでいるイオン性物質の量であり、
    前記イオン性物質は、ハロゲンイオンであり、
    粘着性組成物をフィルムに製造した後、50mgの前記フィルムサンプルに対し、25℃及び50%相対湿度の条件で24時間維持した後、ASTM D3451−06(2012)に基づいて測定した水分含量が0.01重量%以上1重量%以下である
  2. 沸点が100℃以下である有機溶剤をさらに含むことを特長とする、請求項1に記載の粘着性組成物。
  3. 粘着付与樹脂が粘着樹脂100重量部に対して5重量部〜100重量部に含まれることを特長とする、請求項に記載の粘着性組成物。
  4. 粘着樹脂100重量部に対して2重量部未満のシランカップリング剤をさらに含むことを特長とする、請求項1に記載の粘着性組成物。
  5. 請求項1による粘着性組成物を含むことを特長とする粘着フィルム。
  6. 基板と、前記基板上に形成された有機電子素子と、前記有機電子素子を封止する請求項による粘着フィルムとを含む有機電子装置。
  7. 前記有機電子素子が有機発光ダイオードであることを特長とする、請求項に記載の有機電子装置。
  8. 上部に有機電子素子が形成された基板に、請求項による粘着フィルムが前記有機電子素子をカバーするように適用する段階を含む有機電子装置の製造方法。
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