JP6783973B2 - 封止剤 - Google Patents
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Description
[1](A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物と、(B)多官能オキセタン化合物と、(C)単官能グリシジルエーテルとを含む、封止剤。
[2]E型粘度計によって25℃、20rpmの条件で測定される粘度が8〜40mPa・sである、[1]に記載の封止剤。
[3]前記(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物が、下記式(I)で表されるエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ2−エチルヘキシルである、[1]または[2]のいずれかに記載の封止剤。
[5]前記(C)単官能グリシジルエーテルにエチレン・プロピレン・ジエンゴム試験片を25℃で1週間浸漬した際に生じる、前記試験片の浸漬前後の重量変化率で表されるエチレン・プロピレン・ジエンゴムの膨潤率Aが5%以下である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の封止剤。
[6]前記(C)単官能グリシジルエーテルの、E型粘度計によって25℃、20rpmの条件で測定される粘度が35mPa・s以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の封止剤。
[7]前記封止剤にエチレン・プロピレン・ジエンゴム試験片を40℃で1週間浸漬した際に生じる、前記試験片の浸漬前後の重量変化率で表されるエチレン・プロピレン・ジエンゴムの膨潤率Bが10%以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の封止剤。
[8]前記封止剤を、波長395nmのUV−LEDランプを使用して、照度:1000mW/cm2、積算光量:1500mJ/cm2の条件下で紫外線硬化させた後、温度100℃で30分にわたり熱硬化させた硬化物の、周波数100kHzにおける誘電率が3.10以下である、[1]〜[7]のいずれかに記載の封止剤。
[9]表示素子用である、[1]〜[8]のいずれかに記載の封止剤。
[10]インクジェット法による塗布に用いられる、[1]〜[9]のいずれかに記載の封止剤。
[11]前記表示素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、[10]に記載の封止剤。
本発明の封止剤は、表示素子や太陽電池素子、半導体素子等の各種素子を面封止したり、液晶表示素子の液晶を封止したりするための封止剤である。当該封止剤は、(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物と、(B)多官能オキセタン化合物と、(C)単官能グリシジルエーテルとを含む。ただし、必要に応じてこれら以外の成分を含んでいてもよく、例えば、(D)カチオン重合開始剤、(E)各種添加剤等を含んでいてもよい。
(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物は、分子中に脂環式炭化水素構造およびエポキシ基をそれぞれ1以上有し、且つエチルヘキシル基を2以上有する化合物である限り、特に限定はない。エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物は、エチルヘキシル基を1つ有する脂環式エポキシ化合物よりも嵩高な構造であることから、インクジェットヘッド部に存在しうるゴム材料を膨潤させ難い。
酸素原子含有率(%)=1分子中の酸素原子の合計質量/重量平均分子量×100・・・(1)
(B)多官能オキセタン化合物は、オキセタニル基を2以上有する、2官能以上の化合物であればよいが、分子量もしくは重量平均分子量が180以上であることが好ましい。また、前述の式(1)で表される酸素原子含有率が15%以上であることが好ましい。
封止剤は、(C)単官能グリシジルエーテルをさらに含む。(C)単官能グリシジルエーテルは、グリシジルエーテル基を1つのみ含む化合物であり、グリシジルエーテル基と結合する基は、脂肪族、脂環族、芳香族のいずれでもよい。(C)単官能グリシジルエーテルは嵩高い構造であることから、封止剤に含まれると、ゴム材料の封止剤に対する膨潤率が低下する。また、(C)単官能グリシジルエーテルは酸素含有量が低い化合物であることから、封止剤に含まれると、封止剤の硬化物の誘電率が低下する。
封止剤は、(D)カチオン重合開始剤をさらに含んでいてもよい。(D)カチオン重合開始剤は、紫外線などの光照射によりカチオン重合を開始可能な酸を発生する光カチオン重合開始剤であってもよく、加熱によって酸を発生する熱カチオン重合開始剤であってもよい。封止剤は、光カチオン重合開始剤のみを含んでいてもよく、熱カチオン重合開始剤のみを含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。また、封止剤は、(D)カチオン重合開始剤を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。ただし加熱による素子へのダメージを低減する、すなわち光によって封止剤を硬化させることが好ましく、光カチオン重合開始剤を一種以上含むことが好ましい。
本発明の封止剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分の例には、芳香族エポキシ化合物、増感剤、シランカップリング剤、レベリング剤等が含まれる。
(粘度)
封止剤の、E型粘度計により25℃、20rpmで測定される粘度は、8〜40mPa・sであることが好ましく、10〜30mPa・sであることがより好ましく、11〜28mPa・sであることがさらに好ましく、11〜25mPa・sであることが最も好ましい。封止剤の粘度が上記範囲であると、封止剤をインクジェット装置から吐出しやすくなる。また、塗布後に過度に濡れ広がらず、所望の厚みの硬化物(封止層)を形成しやすくなる。
封止剤に対するエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)の膨潤率(以下、EPDM膨潤率Bともいう)は10.0%以下であることが好ましく、9.5%以下であることがより好ましく、9.0%以下であることがさらに好ましい。EPDM膨潤率Bが上記範囲内であると、長期にわたりインクジェット装置を用いて封止剤を塗布しても、ヘッド部などのEPDMを含む部品のダメージを抑制することができる。
重さ0.56g(W1)のエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM;株式会社カクダイ社製の「水栓パッキン 9074」の)試験片を用意して、そのまま状態で20mLの褐色スクリュー管に入れ、そこに封止剤10gを加えて、EPDM試験片を浸漬させる。スクリュー管に蓋をした後、40℃で1週間放置する。その後、EPDM試験片を封止剤から取り出し、IPA(イソプロピルアルコール)で洗浄後、その表面をウエスで拭き取った後、重量(W2)を計測する。下記式に基づき、封止剤に浸漬した後のEPDM試験片の重量変化から、EPDM膨潤率Bを計算する。
EPDM膨潤率B=(W2−W1)/W1×100
封止剤を、波長395nmのUV−LEDで照度1000mW/cm2、積算光量1500mJ/cm2で硬化させ、さらに100℃で30分の熱硬化させた硬化物の周波数100kHzにおける誘電率は、3.10以下であり、3.00以下であることが好ましく、2.90以下であることがより好ましく、2.80以下であることがさらに好ましい。硬化物の誘電率が3.10以下であると、当該硬化物(封止層)によって例えば表示素子を封止した際に、硬化物の絶縁性が十分に高く、表示素子と、他の部材(例えばセンサ等)との干渉を抑制できる。当該誘電率は、LCRメーターHP4284A(アジレント・テクノロジー社製)を用いて、自動平衡ブリッジ法により測定することができる。
封止剤の硬化物の、厚み10μmにおける光線透過率は、波長380〜800nmにおける光線透過率の平均値は、85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。封止剤の硬化物の光線透過率が上記範囲であると、良好な光透過性を有するため、例えば有機EL素子の面封止剤として好適である。平均光線透過率は、例えば紫外可視分光光度計(SHIMADZU社製)を用いて、波長380〜800nmにおいて波長1nm毎に測定した光線透過率の平均値として測定することができる。
封止剤は、上述の成分を混合し、例えばホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー、3本ロールなどの混合機を用いて混合して得ることができる。なお、封止剤を安定に混合する観点では、(D)カチオン重合開始剤以外の成分を混合した後、(D)カチオン重合開始剤を混合することがより好ましい。
上述の封止剤は、例えば、有機EL素子やLED素子、半導体素子、太陽電池素子等の各種素子の封止に好適である。ただし、その用途は、素子の面封止に限定されず、例えば液晶表示装置の液晶シール剤等としても用いることができる。また特に、光透過性に優れることから、表示素子用の面封止剤として好適である。
以下、上述の封止剤を用いて、各種素子を面封止する、各種装置の製造方法を説明する。ただし、上述の封止剤を用いた装置の製造方法は、当該方法に限定されない。当該各種装置の製造方法は、1)素子を準備する工程と、2)当該素子上に上述の封止剤を塗布し、素子を封止する工程と、を含んでいればよく、他の工程を含んでいてもよい。
(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物
・サンソサイザーE−PS(新日本理科株式会社製、下記式で表されるエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ2−エチルヘキシル、分子量:410)
・OXT−221(東亞合成株式会社製、アロンオキセタンOXT−221(下記式で表される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))
・m,p−CGE(阪本薬品工業株式会社製、m,pクレジルグリシジルエーテル、エポキシ等量165g/eq、粘度:7mPa・s、EPDM膨潤率A:4.3%)
・ED−509S(株式会社ADEKA製、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、エポキシ等量206g/eq、粘度:20mPa・s、EPDM膨潤率A:1.2%)
尚、上記EPDM膨潤率Aは、封止剤の代わりに(C)単官能グリシジルエーテルを使用し、評価温度を25℃にすること以外は後述のEPDM膨潤率Bと同様にして測定した値である。
・CPI−210S(サンアプロ社製、下記式で表されるジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート)
・D−32(株式会社ADEKA製、アデカイザーD−32(エポキシ化脂肪酸オクチルエステル)、粘度:52mPa・s)
・D−55(株式会社ADEKA製、アデカイザーD−55(エポキシ化脂肪酸アルキルエステル)、粘度:20mPa・s)
表1に示される組成となるように、(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物と、(B)多官能オキセタン化合物と、(C)単官能グリシジルエーテルと、(E)増感剤と、(F)エポキシ化脂肪酸エステルとをフラスコに入れ、混合した。得られた混合物に、表1に示される量の(D)カチオン重合開始剤を入れて、さらに混合した。その後、粉状物が見えなくなるまで攪拌し、封止剤を得た。なお、表1に示す各成分の組成に関する単位は、質量部である。
得られた封止剤の粘度、EPDM膨潤率Bおよび誘電率を以下のように評価した。
得られた封止剤の粘度を、E型粘度計(BROOKFIELD社製、LV−DV−II+)を用いて、25℃、20rpmで測定した。また、封止剤の塗布中、もしくは塗布後の様子から、以下のように評価した。
〇:インクジェット装置から安定して塗布することができ、所望の厚みの硬化物を作製できた
×:インクジェットの吐出時にミストが発生した
重さ0.5g(W1)のエチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)試験片を用意してスクリュー管に入れ、そこに得られた封止剤を加えて、EPDM試験片を浸漬させた。スクリュー管に蓋をした後、40℃で1週間放置した。その後、EPDM試験片を封止剤から取り出し、その表面をウエスで拭き取った後、重量(W2)を計測した。下記式に基づき、封止剤に浸漬した後のEPDM試験片の重量変化から、EPDM膨潤率を計算した。
EPDM膨潤率B=(W2−W1)/W1×100
さらにEPDM膨潤率を、次の基準に従って評価した。
〇:EPDM膨潤率≦10%
×:EPDM膨潤率>10%
得られた封止剤を、インクジェットカートリッジDMC−11610(富士フイルムDimatix社製)に導入した。そのインクジェットカートリッジをインクジェット装置DMP−2831(富士フイルムDimatix社製)にセットし、吐出状態の調整を行った後、無アルカリガラス上にアルミを100nmの厚みで蒸着した基板に、硬化後の厚みが10μmとなるように、5cm×5cmのサイズで塗布した。得られた塗膜を1分間、室温(25℃)で放置した後、波長395nmのUV−LEDで照度1000mW/cm2、積算光量1500mJ/cm2で硬化させた。得られた硬化物を「UV硬化のみ」の硬化物とした。
次に、「UV硬化のみ」の硬化物を100℃、30分の熱硬化に付した。得られた硬化物を「UV硬化+熱硬化」の硬化物とした。
得られた各硬化物について、インクジェット塗布面にアルミを100nmの厚みで蒸着し、LCRメーターHP4284A(アジレント・テクノロジー社製)にて、自動平衡ブリッジ法により条件100kHzにて誘電率を測定した。
さらに誘電率を、次の基準に従って評価した。
〇:誘電率≦3.10
×:誘電率>3.10
Claims (10)
- (A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物と、
(B)多官能オキセタン化合物と、
(C)単官能グリシジルエーテルと
を含む封止剤であって、
前記封止剤の全質量に対して、前記(A)エチルヘキシル基を2以上有する脂環式エポキシ化合物の含有量は10〜50質量%であり、前記(B)多官能オキセタン化合物の含有量は20〜80質量%であり、前記(C)単官能グリシジルエーテルの含有量は5〜50質量%であり、
E型粘度計によって25℃、20rpmの条件で測定される粘度が8〜25mPa・sである、封止剤。 - 前記(C)単官能グリシジルエーテルが、フェニルグリシジルエーテル誘導体である、
請求項1または2に記載の封止剤。 - 前記(C)単官能グリシジルエーテルにエチレン・プロピレン・ジエンゴム試験片を25℃で1週間浸漬した際に生じる、前記試験片の浸漬前後の重量変化率で表されるエチレン・プロピレン・ジエンゴムの膨潤率Aが5%以下である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の封止剤。 - 前記(C)単官能グリシジルエーテルの、E型粘度計によって25℃、20rpmの条件で測定される粘度が35mPa・s以下である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の封止剤。 - 前記封止剤にエチレン・プロピレン・ジエンゴム試験片を40℃で1週間浸漬した際に生じる、前記試験片の浸漬前後の重量変化率で表されるエチレン・プロピレン・ジエンゴムの膨潤率Bが10%以下である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の封止剤。 - 前記封止剤を、波長395nmのUV−LEDランプを使用して、照度:1000mW/cm2、積算光量:1500mJ/cm2の条件下で紫外線硬化させた後、温度100℃で30分にわたり熱硬化させた硬化物の、周波数100kHzにおける誘電率が3.10以下である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の封止剤。 - 表示素子用である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の封止剤。 - インクジェット法による塗布に用いられる、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の封止剤。 - 前記表示素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、
請求項8または9に記載の封止剤。
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