JP6719674B2 - シール材組成物 - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2016年12月9日付けの韓国特許出願第10−2016−0167797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。
本願は、シール材組成物、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 Diode)は、既存の光源に比べて、電力消費量が少なくて、応答速度が速くて、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にわたる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などは、水分などの外部的要因によって非常に容易に酸化される。したがって、OLEDを含む製品は、環境的要因に大きく敏感である。これに伴い、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効果的に遮断するために多様な方法が提案されている。
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して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の具現が可能であり、インクジェット方式で適用可能であり、薄型のディスプレイを提供しながらも、高温高湿などの苛酷条件で封止構造の信頼性を維持できるシール材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、シール材組成物に関する。前記シール材組成物は、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りうる。一例において、本出願のシール材組成物は、有機電子デバイス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、前記シール材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シールする有機層の形態で存在し得る。本明細書で有機層、封止膜、封止材および封止構造は、同じ意味で使用され得る。また、前記有機層は、後述する保護膜および/または無機層と共に有機電子デバイス上に積層されて封止構造を形成することができる。
本出願の具体例で、本出願は、インクジェット工程に適用可能な有機電子デバイス封止用シール材組成物に関し、前記組成物は、非接触式でパターニングが可能なインクジェットプリンティングを利用して基板に吐出された時、適切な物性を有するように設計され得る。
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でありうる。
例示的なシール材組成物は、硬化後に封止膜の形態で提供され得る。前記封止膜の形態で硬化したシール材組成物は、その表面エネルギーが20mN/m〜30mN/mの範囲内であり、表面粗さが3.5nm以下でありうる。より具体的に、前記封止膜の形態のシール材組成物は、21mN/m〜29mN/m、22mN/m〜28mN/m、23mN/m〜27mN/m、24mN/m〜26mN/mまたは24.2mN/m〜25.8mN/mの表面エネルギーを有し得る。また、前記封止膜の形態のシール材組成物は、表面粗さが3.5nm以下、3.3nm以下、2.8nm以下、2.1nm以下、1.8nm以下、1.3nm以下、0.8nm以下または0.35nm以下であってもよく、下限は、特に限定されないが、0または0.01nmでありうる。本出願は、封止膜の表面物性を前記範囲に制御することにより、シール材組成物が有機電子デバイスをシールするに際して、優れた付着力を具現することができる。後述するように、有機電子デバイスは、電極上に保護膜が形成され、前記保護膜上に前記シール材組成物が有機封止膜の形態で提供される。また、前記シール材組成物上にさらに無機層が蒸着される。本出願は、前記保護膜と無基層との間にシール材組成物を通じて封止膜を位置させて、有機電子デバイス封止構造を形成するに際して、高温高湿の苛酷条件でも各層間の付着力を維持し、有機電子装置の信頼性を提供することができる。
本出願の具体例で、表面エネルギー(γsurface、mN/m)は、γsurface=γdispersion+γpolarで計算され得る。前記表面エネルギーは、公知の測定方式によって測定された値でありうる。一例において、表面エネルギーは、水滴型分析器(Drop Shape Analyzer、KRUSS社のDSA100製品)を使用して測定することができる。例えば、表面エネルギーは、測定しようとするシール材組成物をガラス基板またはSiNx基板に約50μmまたは1〜50μmのうちいずれか一つの厚さで塗布して封止膜を形成した後(スピンコーター)、窒素の雰囲気下で常温で約1分間〜30分間程度乾燥させた後、500〜3000mW/cmのうちいずれか一つの強度で1000〜5000mJ/cmのうちいずれか一つの光量を通じてUV硬化させる。硬化後、前記膜に表面張力(surface tension)が公知されている脱イオン化水を落とし、その接触角を求める過程を5回繰り返して、得られた5個の接触角数値の平均値を求め、同一に、表面張力が公知されているジヨードメタンを落とし、その接触角を求める過程を5回繰り返して、得られた5個の接触角数値の平均値を求める。その後、求められた脱イオン化水とジヨードメタンに対する接触角の平均値を利用してOwens‐Wendt‐Rabel‐Kaelble方法により溶媒の表面張力に関する数値(Strom値)を代入して表面エネルギーを求めることができる。
また、本出願の具体例で、表面粗さは、ガラス基板またはSiNx基板に約50μmまたは1〜50μmのうちいずれか一つの厚さで前記シール材組成物を塗布し、500〜3000mW/cmのうちいずれか一つの強度で1000〜5000mJ/cmのうちいずれか一つの光量を通じてUV硬化させて封止膜を形成する。Park systems社のNX10を使用して表面粗さを測定することができる。
本出願の具体例で、前記シール材組成物は、少なくとも一つ以上の硬化性官能基を有する硬化性化合物を含むことができる。前記硬化性官能基は、例えば、オキセタン基、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、アミド基、エポキシド基、スルフィド基、アセタル基およびラクトン基から選択される一つ以上でありうる。
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し、少なくとも二つ以上の硬化性官能基を有する硬化性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化合物は、分子構造内に環構成原子が3〜10個、4〜8個または5〜7個の範囲内であってもよく、前記化合物内に環形構造が1個または2個以上、10個以下で存在し得る。
また、前記硬化性化合物は、単官能性硬化性化合物を含むことができる。単官能性硬化性化合物は、硬化性官能基を一つ有し得る。前記単官能性硬化性化合物は、前記環形構造を有する硬化性化合物100重量部に対して65重量部〜165重量部、68〜162重量部、73〜160重量部、78〜159重量部、85〜158重量部または90〜157重量部の範囲内で前記組成物内に含まれ得る。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、前記単官能性硬化性化合物と環形構造を有する硬化性化合物の含量比を調節することにより、インクジェット工程が可能な組成物を提供することができるようにしつつ、未反応または過硬化によるヘイズの発生を防止して、光学特性の具現および有機電子デバイスの損傷を防止し、硬化後に被着体に対する付着性を良好に維持する。一例において、硬化性化合物は、直鎖または分岐鎖の脂肪族硬化性化合物をさらに含むことができる。前記脂肪族硬化性化合物は、少なくとも二つ以上の硬化性官能基を有し得る。また、前記直鎖または分岐鎖の脂肪族化合物は、環形構造を有する化合物100重量部に対して、20重量部以上、205重量部未満、23重量部〜204重量部、30重量部〜203重量部、34重量部〜202重量部、40重量部〜201重量部、60重量部〜200重量部または100重量部〜173重量部の範囲内でシール材組成物に含まれ得る。本出願は、前記環形構造を有する硬化性化合物と脂肪族硬化性化合物の含量比を調節することにより、未反応または過硬化によるヘイズの発生を防止して、光学特性の具現および有機電子デバイス上に直接適用される有機層組成物の特性上、素子の損傷を防止し、前記素子上にインクジェット方式で適用され得るようにその物性を制御することができる。
一例において、前記硬化性化合物は、エポキシ化合物であってもよく、エポキシ化合物の場合、環形構造を有する硬化性化合物は、50〜350g/eq、73〜332g/eq、94〜318g/eqまたは123〜298g/eqの範囲のエポキシ当量を有し得る。また、前記直鎖または分岐鎖の脂肪族化合物は、エポキシ当量が120e/eq〜375e/eqまたは120e/eq〜250e/eqの範囲内でありうる。本出願は、前記硬化性化合物のエポキシ当量を低く調節することにより、シール材の硬化後、硬化完了度を向上させながら、組成物の粘度が過度に高くなってインクジェット工程が不可能になることを防止することができ、同時に水分遮断性および優れた硬化感度を提供することができる。本明細書でエポキシ当量は、1グラム当量のエポキシ基を含有する樹脂のグラム数(g/eq)であり、JIS K 7236に規定された方法によって測定され得る。
また、硬化性化合物は、オキセタン基を有する硬化性化合物をさらに含むことができる。前記オキセタン基を硬化性化合物は、少なくとも二つ以上のオキセタン基を有し得る。また、前記オキセタン基を有する硬化性化合物は、前記環形構造を有する硬化性化合物および前記単官能性硬化性化合物100重量部に対して50重量部〜150重量部、55〜145重量部、60〜140重量部、65〜140重量部、70〜135重量部、75〜130重量部、80〜125重量部、85〜120重量部または88〜115重量部で含まれ得る。本出願は、前記硬化性化合物間の含量比を調節することにより、有機電子デバイスにインクジェット方式で有機層を形成することができ、塗布されたシール材組成物は、短時間内に優れた広がり性を有し、硬化した後、優れた硬化感度を有する有機層を提供することができる。
前記オキセタン基を有する化合物は、重量平均分子量が150〜1000g/mol、173〜980g/mol、188〜860g/mol、210〜823g/molまたは330〜780g/molの範囲内にありえる。本出願は、前記オキセタン基を有する化合物の重量平均分子量を低く調節することにより、インクジェット印刷への適用時に、優れた印刷性を具現すると同時に、水分遮断性および優れた硬化感度を提供することができる。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。一例において、250〜300mmの長さ、4.5〜7.5mmの内径を有する金属管からなるカラムに3〜20mmのポリスチレンビーズで充填する。測定しようとする物質をTHF溶媒に溶かした希釈された溶液をカラムに通過させると、流出する時間に応じて重量平均分子量を間接的に測定可能である。カラムからサイズ別に分離して出る量を時間別にプロット(Plot)して検出することができる。
また、オキセタン基を有する化合物は、沸点が90〜300℃、98〜270℃、110〜258℃または138〜237℃の範囲内にありえる。本出願は、前記化合物の沸点を前記範囲に制御することにより、インクジェット工程で高温でも優れた印刷性を具現しつつ、外部から水分遮断性に優れ、アウトガスが抑制されて、素子に加えられる損傷を防止できるシール材の提供が可能である。本明細書で沸点は、特に別途規定しない限り、1気圧で測定したものであってもよい。
一例において、本出願のシール材組成物は、ガラスに対する接触角が30°以下、25°以下、20°以下または12°以下でありうる。下限は、特に制限されないが、1°または3°以上でありうる。本出願は、前記接触角を30°以下に調節することにより、インクジェットコーティングにおける短時間内に広がり性を確保することができ、これに伴い、薄膜の有機層を形成することができる。本出願で前記接触角は、液滴(Sessile Drop)測定方法を使用して、ガラス上に前記シール材組成物を一滴塗布して測定したものであってもよく、5回塗布後に平均値を測定したものであってもよい。
一例において、分子構造内に環形構造を有する化合物は、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(EEC)および誘導体、ジシクロペタジエンジオキシドおよび誘導体、ビニルシクロヘキセンジオキシドおよび誘導体、1,4‐シクロヘキサンジメタノールビス(3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)および誘導体が例示できるが、これに限定されるものではない。
本明細書で前記環形構造を有する硬化性化合物は、脂肪族化合物であってもよく、直鎖または分岐鎖の脂肪族化合物とは環形構造を有する点から区別され得る。また、前記オキセタン基を有する硬化性化合物は、直鎖、分岐鎖または環状の脂肪族化合物であってもよいが、前述した二つの化合物とはオキセタン基を有する点から区別され得る。また、単官能性硬化性化合物は、硬化性官能基を一つ有する化合物であって、前記三つの化合物とは区別され得る。
一例において、前記オキセタン基を含む硬化性化合物は、前記官能基を有する限り、その構造は、制限されず、例えば、東亜合成社のOXT‐221、CHOX、OX−SC、OXT101、OXT121、またはOXT212、またはETERNACOLL EHO、OXBP、OXTPまたはOXMAが例示できる。また、直鎖または分岐鎖の脂肪族硬化性化合物は、アリファティック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、これに制限されない。また、前記単官能性硬化性化合物は、脂肪族アルコールであるグリシジルエーテル化物、アルキルカルボン酸であるグリシジルエステルを含むことができる。
本出願の具体例で、前記シール材組成物は、界面活性剤をさらに含むことができる。一例において、前記界面活性剤は、極性官能基を含むことができ、前記極性官能基は、界面活性剤の化合物構造の末端に存在し得る。前記極性官能基は、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシ基、リン酸塩、アンモニウム塩、カルボキシレート基、硫酸塩またはスルホン酸塩を含むことができる。また、本出願の具体例で、前記界面活性剤は、非シリコン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤でありうる。前記非シリコン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤は、前述した硬化性化合物を有する化合物と共に適用されて、有機電子デバイス上に優れたコーティング性を提供する。一方、極性反応基を含む界面活性剤の場合、前述したシール材組成物の他の成分との親和性が高いので、付着力の側面から優れた効果を具現することができる。本出願の具体例で、基材に対するインクジェットコーティング性を向上させるために、親水性(hydrophilic)フッ素系界面活性剤または非シリコン系界面活性剤が使用できる。
具体的に、前記界面活性剤は、高分子型またはオリゴマー型フッ素系界面活性剤でありうる。前記界面活性剤は、市販品が使用でき、例えばTEGO社のGlide 100、Glide110、Glide 130、Glide 460、Glide 440、Glide450またはRAD2500、DIC(大日本インキ化学工業)社のMegaface F‐251、F‐281、F‐552、F554、F‐560、F‐561、F‐562、F‐563、F‐565、F‐568、F‐570およびF‐571または旭硝子社のSurflon S‐111、S‐112、S‐113、S‐121、S‐131、S‐132、S‐141およびS‐145または住友スリーエム社のFluorad FC‐93、FC‐95、FC‐98、FC‐129、FC‐135、FC‐170C、FC‐430およびFC‐4430またはデュポン社のZonyl FS‐300、FSN、FSN‐100およびFSOおよびBYK社のBYK‐350、BYK‐354、BYK‐355、BYK‐356、BYK‐358N、BYK‐359、BYK‐361N、BYK‐381、BYK‐388、BYK‐392、BYK‐394、BYK‐399、BYK‐3440、BYK‐3441、BYKETOL‐AQ、BYK‐DYNWET 800等よりなる群から選択されるものが使用できる。
前記界面活性剤は、全体硬化性化合物100重量部に対して0.01〜10重量部、0.05〜10重量部、0.1重量部〜10重量部、0.5重量部〜8重量部または1重量部〜4重量部で含まれ得る。前記含量の範囲内で、本出願は、シール材組成物がインクジェット方式に適用されて、薄膜の有機層を形成することができるようにする。
本出願の具体例で、シール材組成物は、光開始剤をさらに含むことができる。前記光開始剤は、イオン性光開始剤でありうる。また、前記光開始剤は、200nm〜400nm範囲の波長を吸収する化合物でありうる。本出願は、前記光開始剤を使用することにより、本出願の特定の組成で優れた硬化物性を具現することができる。
一例において、前記光開始剤は、カチオン光重合開始剤でありうる。カチオン光重合開始剤の場合、当業界における公知の素材が使用でき、例えば、芳香族スルホニウム、芳香族ヨードニウム、芳香族ジアゾニウムまたは芳香族アンモニウムを含むカチオン部とAsF 、SbF 、PF 、またはテトラキス(ペンタフルオルフェニル)ボレートを含むアニオン部を有する化合物を含むことができる。また、カチオン光重合開始剤としては、オニウム塩(onium salt)または有機金属塩(organometallic salt)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(latent sulfonic acid)系や非イオン化カチオン光重合開始剤が例示できる。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(diaryliodonium salt)、トリアリールスルホニウム塩(triarylsulfonium salt)またはアリールジアゾニウム塩(aryldiazonium salt)等が例示でき、有機金属塩系の開始剤としては、鉄アレン(iron arene)等が例示されるし、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(o‐nitrobenzyl triaryl silyl ether)、トリアーリルシリルペルオキシド(triaryl silyl peroxide)またはアシルシラン(acyl silane)等が例示でき、潜在性スルホン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などが例示できるが、これに制限されるものではない。
一例において、本出願のシール材組成物は、インクジェット方式で有機電子デバイスをシールする用途に適合するように、前述した特定の組成に光開始剤としてスルホニウム塩を含む光開始剤を含むことができる。前記組成によるシール材組成物は、有機電子デバイス上に直接シールされるにもかかわらず、アウトガスの発生量が少ないため、素子に化学的損傷が加えられることを防止することができる。また、スルホニウム塩を含む光開始剤は、溶解度も優れていて、インクジェット工程に適合するように適用され得る。
本出願の具体例で、前記光開始剤は、組成物内の全体硬化性化合物100重量部に対して1〜15重量部、2〜13重量部、または3〜11重量部で含まれ得る。本出願は、前記光開始剤の含量範囲を調節することにより、有機電子デバイス上に直接適用される本出願のシール材組成物の特性上、前記素子に物理的化学的損傷を最小化することができる。
本出願の具体例で、前記シール材組成物は、300nm以上の長波長の活性エネルギー線における硬化性を補完するために、光増減剤をさらに含むことができる。前記光増減剤は、200nm〜400nmの範囲の波長を吸収する化合物でありうる。
前記光増減剤は、アントラセン、9,10‐ジブトキシアントラセン、9,10‐ジメトキシアントラセン、9,10‐ジエトキシアントラセン、2‐エチル‐9,10‐ジメトキシアントラセンなどのアントラセン系化合物;ベンゾフェノン、4,4‐ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4‐ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,4,6‐トリメチルアミノベンゾフェノン、メチル‐o‐ベンゾイルベンゾエート、3,3‐ジメチル‐4‐メトキシベンゾフェノン、3,3,4,4‐テトラ(t‐ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物;アセトフェノン;ジメトキシアセトフェノン、ジエトキシアラトフェノン、2‐ヒドロキシ‐2‐メチル‐1‐フェニルプロパン‐1‐オン、プロパノンなどのケトン系化合物;ペリレン;9‐フルオレノン、2‐クロロ‐9‐プロレノン、2‐メチル‐9‐フルオレノンなどのフルオレノン系化合物;チオキサントン、2,4‐ジエチルチオキサントン、2‐クロロチオキサントン、1‐クロロ‐4‐プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン(ITX)、ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系化合物;キサントン、2‐メチルキサントンなどのキサントン系化合物;アントラキノン、2‐メチルアントラキノン、2‐エチルアントラキノン、t‐ブチルアントラキノン、2,6‐ジクロロ‐9,10‐アントラキノンなどのアントラキノン系化合物;9‐フェニルアクリジン、1,7‐ビス(9‐アクリジニル)ヘプタン、1,5‐ビス(9‐アクリジニルペンタン)、1,3‐ビス(9‐アクリジニル)プロパンなどのアクリジン系化合物;ベンジル、1,7,7‐トリメチル‐ビシクロ[2,2,1]ヘプタン‐2,3‐ジオン、9,10‐フェナントレンキノンなどのジカルボニル化合物;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、ビス(2,6‐ジメトキシベンゾイル)‐2,4,4‐トリメチルペンチルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド系化合物;メチル‐4‐(ジメチルアミノ)ベンゾエート、エチル‐4‐(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2‐n‐ブトキシエチル‐4‐(ジメチルアミノ)ベンゾエートなどのベンゾエート系化合物;2,5‐ビス(4‐ジエチルアミノベンザル)シクロペンタノン、2,6‐ビス(4‐ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6‐ビス(4‐ジエチルアミノベンザル)‐4‐メチル‐シクロペンタノンなどのアミノシシナジスト;3,3‐カルボニルビニル‐7‐(ジエチルアミノ)クマリン、3‐(2‐ベンゾチアゾイル)‐7‐(ジエチルアミノ)クマリン、3‐ベンゾイル‐7‐(ジエチルアミノ)クマリン、3‐ベンゾイル‐7‐メトキシ‐クマリン、10,10‐カルボニルビス[1,1,7,7‐テトラメチル‐2,3,6,7‐テトラヒドロ‐1H,5H,11H‐C1]‐ベンゾピラノ[6,7,8‐ij]‐キノリジン‐11‐オンなどのクマリン系化合物;4‐ジエチルアミノカルコン、4‐アジドベンザルアセトフェノンなどのカルコン化合物;2‐ベンゾイルメチレン;および3‐メチル‐b‐ナフトチアゾリンよりなる群から選択される1種以上でありうる。
前記光増減剤は、光開始剤100重量部に対して、28重量部〜40重量部、31重量部〜38重量部または32重量部〜36重量部の範囲内に含まれ得る。本出願は、前記光増減剤の含量を調節することにより、所望の波長における硬化感度の上昇作用を具現しながらも、光増減剤がインクジェットコーティングで溶解せず、接着力を低下させることを防止することができる。
本出願のシール材組成物は、カップリング剤をさらに含むことができる。本出願は、シール材組成物の硬化物の被着体との密着性や硬化物の耐透湿性を向上させることができる。前記カップリング剤は、例えば、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、またはシランカップリング剤を含むことができる。
本出願の具体例で、前記シランカップリング剤としては、具体的には、3‐グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3‐グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3‐グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシランおよび2‐(3,4‐エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ系シランカップリング剤;3‐メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3‐メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3‐メルカプトプロピルメチルジメトキシシランおよび11‐メルカプトウンデシルトリメトキシシランなどのメルカプト系シランカップリング剤;3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、3‐アミノプロピルジメトキシメチルシラン、N‐フェニル‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、N‐メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N‐(2‐アミノエチル)‐3‐アミノプロピルトリメトキシシランおよびN‐(2‐アミノエチル)‐3‐アミノプロピルジメトキシメチルシランなどのアミノ系シランカップリング剤;3‐ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド系シランカップリング剤、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランおよびビニルメチルジエトキシシランなどのビニル系シランカップリング剤;p‐スチリルトリメトキシシランなどのスチリル系シランカップリング剤;3‐アクリルオキシプロピルトリメトキシシランおよび3‐メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリレート系シランカップリング剤;3‐イソシアネートプロピルトリメトキシシランなどのイソシアネート系シランカップリング剤、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのスルフィド系シランカップリング剤;フェニルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシラン、トリアジンシランなどが挙げられる。
本出願で、カップリング剤は、全体硬化性化合物100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部または0.5重量部〜5重量部で含まれ得る。本出願は、前記範囲内で、カップリング剤の添加による密着性の改善効果を具現することができる。
本出願のシール材組成物は、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され得る。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。
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。本出願のシール材組成物は、水分吸着剤を、全体硬化性化合物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。本出願のシール材組成物は、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り、シール材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、本出願は、水分吸着剤の含量を100重量部以下に制御して、薄膜の封止構造を提供することができる。
一例において、シール材組成物は、必要に応じて、無機フィラーをさらに含むことができる。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、クレー、タルク、アルミナ、炭酸カルシウムまたはシリカなどの一種または二種以上の混合が使用できる。
本出願のシール材組成物は、全体硬化性化合物100重量部に対して0重量部〜50重量部、1重量部〜40重量部、1重量部〜20重量部、または1〜10重量部の無機フィラーを含むことができる。本出願は、無機フィラーを好ましくは1重量部以上に制御して、優れた水分または湿気遮断性および機械的物性を有する封止構造を提供することができる。また、本発明は、無機フィラー含量を50重量部以下に制御することにより、薄膜で形成された場合にも、優れた水分遮断特性を示す硬化物を提供することができる。
本出願によるシール材組成物には、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、シール材組成物は、消泡剤、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応じて適正範囲の含量で含むことができる。
一例において、前記シール材組成物は、常温、例えば、約25℃で液状でありうる。本出願の具体例で、シール材組成物は、無溶剤形態の液状でありうる。前記シール材組成物は、有機電子デバイスを封止することに適用され得、具体的に、有機電子デバイスの前面を封止することに適用され得る。本出願は、シール材組成物が常温で液状の形態を有することにより、有機電子デバイス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。
また、本出願のシール材組成物は、インク組成物でありうる。本出願のシール材組成物は、インクジェット工程が可能なインク組成物でありうる。本出願のシール材組成物は、インクジェット可能になり得るように特定の組成および物性を有し得る。
一例において、本出願のシール材組成物は、硬化後に測定される揮発性有機化合物の量が50ppm未満でありうる。前記揮発性有機化合物は、前記シール材組成物を硬化させた後、硬化物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/質量分析法を利用して110℃で30分間維持した後、測定することができる。前記測定は、Purge&Trap Sampler(JAI JTD‐505III)‐GC/MS(Agilent 7890b/5977a)機器を使用して測定したものであってもよい。
また、本出願の具体例で、シール材組成物は、25℃の温度、90%のトルクおよび100rpmのせん断速度で、ブルックフィールド社のDV‐3で測定した粘度が50cPs以下、1〜46cPs、または5〜44cPsの範囲内でありうる。本出願は、組成物の粘度を前記範囲に制御することにより、有機電子デバイスに適用される時点におけるコーティング性を優秀にして薄膜の封止材を提供することができる。
また、本出願の具体例で、前記シール材組成物は、硬化後に可視光線領域における光透過度が90%以上、92%以上または95%以上でありうる。前記範囲内で本出願は、シール材組成物を前面発光型有機電子装置に適用して、高解像度、低消費電力および長寿名の有機電子装置を提供する。
また、本出願のシール材組成物は、硬化後にJIS K7105標準試験によるヘイズが3%以下、2%以下または1%以下であってもよく、下限は、特に限定されないが、0%でありうる。前記ヘイズの範囲内でシール材組成物は、硬化後に優れた光学特性を有し得る。
本明細書で、前述した光透過度またはヘイズは、前記シール材組成物を有機層で硬化した状態で測定したものであってもよく、前記有機層の厚さを2μm〜50μmのうちいずれか一つの厚さである時に測定した光学特性でありうる。本出願の具体例で、前記光学特性を具現するために、前述した水分吸着剤または無機フィラーは、含まなくてもよい。
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3は、図1に示されたように、基板31と;前記基板31上に形成された有機電子デバイス32と;前記有機電子デバイス32の前面をシールし、前述したシール材組成物を含む有機層33と;を含むことができる。
本出願の具体例で、有機電子デバイスは、第1電極層、前記第1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第2電極層を含むことができる。前記第1電極層は、透明電極層または反射電極層であってもよく、第2電極層も、透明電極層または反射電極層でありうる。より具体的に、前記有機電子デバイスは、基板上に形成された反射電極層、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および前記有機層上に形成される透明電極層を含むことができる。
本出願で有機電子デバイス23は、有機発光ダイオードでありうる。
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。
前記有機電子装置は、前記素子の電極および発光層を保護する保護膜35をさらに含むことができる。前記保護膜は、無機保護膜35でありうる。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、シリコン窒化物(SiN)が使用できる。一例において、前記保護膜に使用されるシリコン窒化物(SiN)を0.01μm〜5μmの厚さで蒸着することができる。
本出願の具体例で、有機電子装置3は、前記有機層33上に形成された無機層34をさらに含むことができる。無機層34は、その素材は、制限されず、前述した保護膜と同一であるか、異なっていてもよい。一例において、無機層は、Al、Zr、Ti、Hf、Ta、In、Sn、ZnおよびSiよりなる群から選択された一つ以上の金属酸化物または窒化物でありうる。前記無機層の厚さは、5〜100nm、10nm〜90nmまたは10〜80nmでありうる。一例において、本出願の無機層は、ドーパントが含まれていない無機物であるか、またはドーパントが含まれた無機物でありうる。ドープされ得る前記ドーパントは、Ga、Si、Ge、Al、Sn、Ge、B、In、Tl、Sc、V、Cr、Mn、Fe、CoおよびNiよりなる群から選択された一種以上の元素または前記元素の酸化物であってもよいが、これに限定されない。
一例において、前記有機層の厚さは、2μm〜20μm、2.5μm〜15μm、2.8μm〜9μmの範囲内でありうる。本出願は、有機層の厚さを薄く提供して、薄膜の有機電子装置を提供することができる。
本出願の有機電子装置3は、前述した有機層33および無機層34を含む封止構造を含むことができ、前記封止構造は、少なくとも一つ以上の有機層および少なくとも一つ以上の無機層を含んで、有機層および無機層が繰り返して積層され得る。例えば、前記有機電子装置は、基板31/有機電子デバイス32/保護膜35/(有機層33/無機層34)の構造を有することができて前記nは、1〜100の範囲内の数でありうる。図1は、nが1である時を例示的に示す断面図である。
前記有機層33は、素子32の上部面を封止することができ、上部面だけでなく側面図共に封止することができる。一例において、本出願の有機電子装置3は、前記有機層33上に存在するカバー基板をさらに含むことができる。前記基板および/またはカバー基板の素材は、特に制限されず、当業界の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、金属記載または高分子フィルムでありうる。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が使用できる。
また、本出願の有機電子装置3は、図2に示されたように、前記カバー基板38と前記有機電子デバイス32が形成された基板31との間に存在する封止フィルム37をさらに含むことができる。前記封止フィルム37は、有機電子デバイス32が形成された基板31と前記カバー基板38を付着する用途に適用され得、例えば、粘着フィルムまたは接着フィルムであってもよいが、これに限定されるものではない。前記封止フィルム37は、有機電子デバイス32上に積層された前述した有機層および無機層の封止構造36の前面をシールすることができる。
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、上部に有機電子デバイス32が形成された基板31上に前述したシール材組成物が前記有機電子デバイス32の前面をシールするように有機層33を形成する段階を含むことができる。前記で、有機電子デバイス32は、基板31として、例えば、グラスまたは高分子フィルムのような基板31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りうる。
本出願の製造方法は、前記基板32上に形成された第1電極、有機材料層および第2電極上に保護膜35を形成する段階をさらに含むことができる。その後、前記基板31上に前記有機電子デバイス32を前面カバーするように前述した有機層33を適用する。この際、前記有機層33を形成する段階は、特に限定されず、前記基板31の前面に前述したシール材組成物をインクジェット印刷(Inkjet)、グラビアコート(Gravure)、スピンコート、スクリーン印刷またはリバースオフセットコート(Reverse Offset)等の工程を利用することができる。
また、前記製造方法は、前記有機層に光を照射する段階をさらに含むことができる。本発明では、有機電子装置を封止する有機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)は、例えば、加熱チャンバーまたはUVチャンバーで進行され得、好ましくはUVチャンバーで進行され得る。
一例において、前述したシール材組成物を塗布して、前面有機層を形成した後に、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、250nm〜450nmまたは300nm〜450nm領域帯の波長範囲を有する光を0.3〜6J/cmの光量または0.5〜5J/cmの光量で照射することを含むことができる。
また、本出願の製造方法は、前記有機層33上に無機層34を形成する段階をさらに含むことができる。前記無機層を形成する段階は、当業界における公知の方法が使用でき、前述した保護膜の成方法と同一であるか、異なっていてもよい。
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して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の具現が可能であり、インクジェット方式で適用可能であり、薄型のディスプレイを提供できるシール材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。 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(ダイセル社セロキサイド(Celloxide)2021P)、脂肪族エポキシ化合物1,4‐ブタンジオールジグリシジルエーテル(DE200、HAJIN CHEM TECH社)、単官能性硬化性化合物o‐クレシルグリシジルエーテル(HAJIN CHEM TECH社のLS692)およびオキセタン基含有硬化性化合物(東亜合成社のOXT‐212)を16:18:18:39.95(Celloxide2021P:DE200:LS692:OXT‐212)の重量比で混合容器に投入した。前記全体硬化性化合物100重量部に対して3.3重量部の光重合開始剤(TETRA CHEM社のUV693)、1.1重量部のフッ素系界面活性剤(DIC社のF447)、3.3重量部のカップリング剤(KBE‐402、SHIN‐ETSU)および0.05重量部の熱安定剤2,6‐ジ‐tert‐ブチル‐p‐クレゾール(シグマアルドリッチ社のBHT)をさらに混合容器に投入した。また、前記光重合開始剤100重量部に対して33.3重量部の光増減剤9,10‐2‐エチル‐9,10‐ジメトキシアントラセン(シグマアルドリッチ社)をさらに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)を利用して均一なシール材組成物インクを製造した。
[実施例2]
界面活性剤としてF447の代わりにフッ素系界面活性剤であるFC‐4430(3M社)を使用したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例1]
界面活性剤としてF447の代わりにシリコン系界面活性剤であるD8526(ダウコーニング社)を使用したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例2]
界面活性剤としてF447の代わりにシリコン系界面活性剤であるT2500(TEGO社)を使用したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例3]
界面活性剤としてF447の代わりにシリコン系界面活性剤であるB348(BYK社)を使用したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例4]
界面活性剤としてF447の代わりにシリコン系界面活性剤であるQ2‐5211(ダウコーニング社)を使用したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例5]
硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社セロキサイド(Celloxide)2021P)、脂肪族エポキシ化合物1,4‐ブタンジオールジグリシジルエーテル(DE200、HAJIN CHEM TECH社)、単官能性硬化性化合物o‐クレシルグリシジルエーテル(HAJIN CHEM TECH社)およびオキセタン基含有硬化性化合物(東亜合成社のOXT‐121)を15:4:24:46.95(Celloxide2021P:DE200:o‐クレシルグリシジルエーテル:OXT‐121)の重量比で混合容器に投入したことを除いて、実施例1と同じ方法でシール材組成物を製造した。
[比較例6]
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社セロキサイド(Celloxide)8010)、脂肪族エポキシ化合物1,4‐ブタンジオールジグリシジルエーテル(DE200、HAJIN CHEM TECH社)、単官能性硬化性化合物2‐エチルヘキシルグリシジルエーテル(シグマアルドリッチ社)およびオキセタン基含有硬化性化合物(東亜合成社のOXT‐212)を17:10:7:58.45(Celloxide2021P:DE200:2‐エチルヘキシルグリシジルエーテル:OXT‐212)の重量比で混合容器に投入した。前記全体硬化性化合物100重量部に対して3.2重量部の光重合開始剤(I290)、1.1重量部のフッ素系界面活性剤(DIC社のF552)、3.2重量部のカップリング剤(KBM‐303、SHIN−ETSU)および0.05重量部の熱安定剤2,6‐ジ‐tert‐ブチル‐アルファ‐メトキシ‐パラ‐クレゾール(シグマアルドリッチ社)をさらに混合容器に投入した。また、前記光重合開始剤100重量部に対して16.7重量部の光増減剤9,10‐ジブトキシアントラセン(シグマアルドリッチ社のDBA)をさらに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)を利用して均一なシール材組成物インクを製造した。
[比較例7]
常温で硬化性化合物として脂環族エポキシ化合物(ダイセル社セロキサイド(Celloxide)2021P)、脂肪族エポキシ化合物1,4‐ブタンジオールジグリシジルエーテル(DE200、HAJIN CHEM TECH社)、単官能性硬化性化合物o‐クレシルグリシジルエーテル(HAJIN CHEM TECH社)およびオキセタン基含有硬化性化合物(東亜合成社のOXT‐212)を22:25:35:9.95(Celloxide2021P:DE200:o‐クレシルグリシジルエーテル:OXT‐212)の重量比で混合容器に投入した。前記全体硬化性化合物100重量部に対して3.3重量部の光重合開始剤(BASF社のIrgacure PAG 290、以下、I290)、1.1重量部のフッ素系界面活性剤(DIC社のF552)、3.3重量部のカップリング剤(KBM‐303、SHIN−ETSU)および0.05重量部の熱安定剤2,6‐ジ‐tert‐ブチル‐アルファ‐メトキシ‐パラ‐クレゾール(シグマアルドリッチ)をさらに混合容器に投入した。また、前記光重合開始剤100重量部に対して33.3重量部の光増減剤9,10‐ジブトキシアントラセン(シグマアルドリッチ社のDBA)をさらに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)を利用して均一なシール材組成物インクを製造した。
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.表面エネルギーの測定]
実施例および比較例で製造したシール材組成物に対する表面エネルギーは、水滴型分析器(Drop Shape Analyzer、KRUSS社のDSA100製品)を使用して測定した。前記シール材組成物をSiN基板に50μmの厚さと4cmのコート面積(横:2cm、縦:2cm)で塗布して、封止膜の形成後(スピンコーター)、窒素の雰囲気下で常温で約10分間程度乾燥させた後、1000mW/cmの強度で4000mJ/cmの光量を通じてUV硬化させる。硬化後、前記膜に表面張力(surface tension)が公知されている脱イオン化水を落とし、その接触角を求める過程を5回繰り返して、得られた5個の接触角数値の平均値を求め、同一に、表面張力が公知されているジヨードメタンを落とし、その接触角を求める過程を5回繰り返して、得られた5個の接触角数値の平均値を求める。その後、求められた脱イオン化水とジヨードメタンに対する接触角の平均値を利用してOwens‐Wendt‐Rabel‐Kaelble方法により溶媒の表面張力に関する数値(Strom値)を代入して表面エネルギーを求めた。
[2.表面粗さの測定]
SiN基板に約50μmの厚さで実施例および比較例で製造したシール材組成物を塗布し、1000mW/cmの強度で4000mJ/cmの光量を通じてUV硬化させて封止膜を形成する。Park systems社のNX10を使用して表面粗さを測定した。
[パラメータ]
モード:断続(タッピング)、サンプル/ライン:256×256、走査速度:0.9〜1.0Hz
[AFMプローブ]
PPP‐CHR(Nanosensor)、物質:カンチレバーの検出器側の上のAlコーティング、共振周波数:204〜497kHz、力定数:10〜130N/m
[3.上部付着力の評価]
SiN基板に約50μmの厚さで実施例および比較例で製造したシール材組成物を塗布し、1000mW/cmの強度で4000mJ/cmの光量を通じてUV硬化させて封止膜を形成した。前記封止膜上に化学気相蒸着(CVD、chemical vapor deposition)を通じてシリコン窒化物(SiN)を蒸着させて、厚さ2μmの無機物層を形成した。
前記積層構造に対して、85℃および85%相対湿度下で740時間維持させた後、前記積層構造で剥離現象を観察した。積層構造の剥離が発生した場合、〇で表示し、発生しない場合、×で表示した。
3 有機電子装置
31 基板
32 有機電子デバイス
33 有機層
34 無機層
35 保護膜
36 封止構造
37 封止フィルム
38 カバー基板

Claims (14)

  1. 少なくとも一つ以上の硬化性官能基を有する硬化性化合物を含み、かつ封止膜の形態で硬化後の表面エネルギーが20mN/m〜30mN/mの範囲内であり、表面粗さが3.5nm以下であるシール材組成物であって、
    前記硬化性化合物は、
    分子構造内に環形構造を有し、少なくとも二つ以上の硬化性官能基を有する硬化性化合物と、
    単官能性硬化性化合物と、
    直鎖または分岐鎖の脂肪族硬化性化合物と、
    オキセタン基を有する硬化性化合物と、
    フッ素系化合物を有する界面活性剤と、
    を含む、シール材組成物
  2. 前記硬化性官能基は、オキセタン基、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、アミド基、エポキシド基、スルフィド基、アセタル基およびラクトン基から選択される一つ以上である、請求項に記載のシール材組成物。
  3. 前記分子構造内に環形構造を有する化合物は、分子構造内の環構成原子が3個〜10個の範囲内である、請求項に記載のシール材組成物。
  4. 前記単官能性硬化性化合物は、前記環形構造を有する硬化性化合物100重量部に対して65重量部〜165重量部の範囲内で含まれる、請求項に記載のシール材組成物。
  5. 前記脂肪族硬化性化合物は少なくとも二つ以上の硬化性官能基を有する、請求項に記載のシール材組成物。
  6. 前記脂肪族硬化性化合物は、環形構造を有する硬化性化合物100重量部に対して20重量部以上、205重量部未満の範囲内で含まれる、請求項に記載のシール材組成物。
  7. 前記オキセタン基を有する硬化性化合物は、少なくとも二つ以上のオキセタン基を有する、請求項に記載のシール材組成物。
  8. 前記オキセタン基を有する硬化性化合物は、環形構造を有する硬化性化合物および単官能性硬化性化合物100重量部に対して50重量部〜150重量部で含まれる、請求項に記載のシール材組成物。
  9. 前記界面活性剤は極性官能基を含む、請求項に記載のシール材組成物。
  10. 前記界面活性剤は、全体硬化性化合物100重量部に対して0.01重量部〜10重量部で含まれる、請求項に記載のシール材組成物。
  11. 光開始剤をさらに含む請求項1に記載のシール材組成物。
  12. 基板と、前記基板上に形成された有機電子デバイスと、前記有機電子デバイスの前面をシールし、請求項1に記載のシール材組成物を含む有機層と、を含む有機電子装置。
  13. 上部に有機電子デバイスが形成された基板の上に、請求項1に記載のシール材組成物が前記有機電子デバイスの前面をシールするように有機層を形成する段階を含む有機電子装置の製造方法。
  14. 前記有機層を形成する段階は、インクジェット印刷、グラビアコート、スピンコート、スクリーン印刷またはリバースオフセットコートを含む、請求項13に記載の有機電子装置の製造方法。
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