JPWO2013005441A1 - エポキシ重合性組成物、および有機elデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
[1] (A1)下記一般式(i)で表され、かつ屈折率が1.66〜1.80である、S含有エポキシ化合物と、(A2)70℃以下の軟化点を有するエポキシ化合物(ただし、前記(A1)S含有エポキシ化合物を除く)と、(B)硬化促進剤と、(C)1分子内に2つ以上のチオール基を有するチオール化合物と、を含み、B型粘度計で測定された25℃、60rpmでの粘度が100〜15000mPa・sである、エポキシ重合性組成物。
A1及びA2は、それぞれ独立にベンゼン環、または1,3,5−トリアジン環を示し、
X11はそれぞれ独立に−S−、−SO2−、−O−、−C(R11)2−(R11は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基)を示し、
Y11およびY12は、それぞれ独立に−O−又は−S−を示し、
Z1及びZ2は、それぞれ独立に、−O−又は−S−を示し、
R11およびR12は、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基またはハロゲン基を示し、
maは0〜10のいずれかの整数を示し、
mcはA2がベンゼン環である場合には1〜5の整数を示し、A2が1,3,5−トリアジン環である場合には1または2を示し、
mb及びnaはA1またはA2がベンゼン環である場合には、それぞれ独立に0〜4の整数を示し、A1またはA2が1,3,5−トリアジン環である場合には、それぞれ独立に0または1を示し、
j及びkは、A1またはA2がベンゼン環である場合には、それぞれ独立に1〜5の整数を示し、A1またはA2が1,3,5−トリアジン環である場合には、それぞれ独立に1または2を示し、
mbとjとの和は、A1がベンゼン環である場合には5以下であり、A1が1,3,5−トリアジン環である場合には2以下であり、
naとkとmcとの和は、A2がベンゼン環である場合には6以下であり、A2が1,3,5−トリアジン環である場合には3以下であり、
maが0のとき、Y11、Y12、Z1、及びZ2で表される基の少なくとも一つが−S−であり、
maが1〜10のとき、X11、Y11、Y12、Z1、及びZ2で表される基の少なくとも一つがSを含む基である。]
Xは−S−または−SO2−を示し、
Y1およびY2は、それぞれ独立に−O−又は−S−を示し、
mは0〜10のいずれかの整数を示し、
m1及びnは、それぞれ独立に0〜4のいずれかの整数を示し、
R1およびR2は、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基またはハロゲン基を示し、
mが0のとき、Y1およびY2の少なくとも一方が−S−である]
R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し;
R2は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し;
R3は、それぞれ独立に炭素数が1〜5のアルキル基を表し;
R4は、それぞれ独立に炭素数が1〜5のアルキル基を表し;
mは、2以上の整数を表し;
nは、それぞれ独立に0〜3の整数を表し;
pは、それぞれ独立に0〜4の整数を表し;
qは、それぞれ独立に0〜5の整数を表す]
Yは、単結合、酸素原子または硫黄原子を表し;
qは、それぞれ独立に0〜4の整数を表し;
R1〜R4、m、n、及びpは、一般式(2)と同様に定義される]
R12は、それぞれ独立して、炭素数1〜5のアルキル基またはハロゲン原子を表し、
sは0〜4である]
[5](A2)エポキシ化合物が3官能エポキシ化合物である、[1]〜[4]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物。
[7](C)チオール化合物の分子量が、140〜500である、[6]に記載のエポキシ重合性組成物。
[9]前記エポキシ重合性組成物に含まれる、エポキシ基とチオール基とのモル比が、1:0.9〜1.1である、[1]〜[8]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物。
[10]含水率が0.1質量%以下である、[1]〜[9]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物。
[12]前記[1]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物を含む、有機EL素子面封止剤。
[13]前記[1]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物の硬化物であって、屈折率が1.68以上の硬化物。
[14]有機EL素子が配置された表示基板と、前記表示基板と対になる対向基板と、前記表示基板と前記対向基板との間に介在し、かつ前記有機EL素子と前記対向基板との間に形成される空間に充填されているシール部材と、を含む有機ELパネルであって、前記シール部材は、[1]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物の硬化物である、有機ELデバイス。
[15]有機EL素子と、前記有機EL素子と接するシール部材と、前記シール部材と接するパッシベーション膜と、を含む有機ELデバイスであって、前記シール部材は、[1]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ重合性組成物の硬化物である、有機ELデバイス。
[16]前記[14]または[15]に記載の有機ELデバイスを具備する有機ELディスプレイパネル。
[18]基板上に有機EL素子を形成する第1の工程と;前記有機EL素子を、[1]〜[10]のいずれかに記載の組成物で封止する第2の工程と;前記組成物を硬化させて封止部材を形成する第3の工程と;前記封止部材にパッシベーション膜を形成する第4の工程とを含む、有機ELデバイスの製造方法。
本発明のエポキシ重合性組成物は、(A1)S含有エポキシ化合物と、(A2)低軟化点を有する低軟化点エポキシ化合物((A1)を除く)と、(B)硬化促進剤と、(C)チオール化合物とを含む。さらに、(A3)フルオレン型エポキシ化合物を含んでいてもよい。
X11はそれぞれ独立に−S−、−SO2−、−O−、−C(R21)2−(R21は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基である)を示す。複数のX11が含まれる場合、各X11は同一であってもよく、異なっていてもよい。
mcは、A2がベンゼン環である場合には1〜5の整数を示す。一方、A2が1,3,5−トリアジン環である場合には1または2を示す。mcの数が大きいと、一般式(i)の化合物中のエポキシ基(チオエポキシ基も含む)の数が増え、エポキシ重合性組成物の硬化物の耐熱性が高まるが、硬化収縮率が大きくなり過ぎる場合がある。
j及びkは、それぞれ独立に1〜5の整数を示す。j及びkが大きい場合にも、エポキシ重合性組成物の硬化物の耐熱性が高まるが、硬化収縮率が大きくなりすぎる場合がある。
エポキシ化合物の硬化を促進する(B)硬化促進剤の例には、イミダゾール化合物やアミン化合物が含まれる。イミダゾール化合物の例には、2-エチル-4-メチルイミダゾールなどが含まれ、アミン化合物の例には、トリスジメチルアミノメチルフェノールなどが含まれる。(B)硬化促進剤は、ルイス塩基化合物であってもよい。本発明のエポキシ重合性組成物を発光素子、特に有機EL素子の封止剤として用いる場合には、(B)硬化促進剤は熱硬化促進剤であることが好ましく、本発明の組成物は光硬化促進剤を実質的に含まない方が好ましい。熱硬化促進剤に比べて光硬化促進剤は、硬化を促進する際に分解して発光素子を劣化させるガスなどを発生する場合が多いためである。
(C)チオール化合物は、1分子内に2以上のチオール基を有することを特徴とする。(C)チオール化合物は、エポキシ化合物の硬化剤として作用しうる。つまり(C)チオール化合物のチオール基は、エポキシ化合物のエポキシ基(チオエポキシ基も含む)と反応することにより、これらのエポキシ化合物を互いに架橋反応させて、耐熱性や接着強度等に優れた硬化物とすることができる。チオール化合物によって、エポキシ重合性組成物の硬化物の透明性を高めることもできる。これは(C)チオール化合物がエポキシ化合物を架橋することで、エポキシ化合物中のベンゼン環、または1,3,5−トリアジン環が集積するのを防ぐことができるからだと推測される。硬化物の透明性を高めるという観点からは、(C)チオール化合物はベンゼン環や1,3,5−トリアジン環を有さない化合物の方が好ましい。
エポキシ重合性組成物には、(D)シランカップリング剤が含まれていてもよい。(D)シランカップリング剤を含むエポキシ重合性組成物は、有機EL用シール材組成物としたときに基板などとの密着性が高い。(D)シランカップリング剤の例には、エポキシ基、カルボキシル基、メタクリロイル基、イソシアネート基などの反応性基を有するシラン化合物が含まれる。シラン化合物の具体例には、トリメトキシシリル安息香酸、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-(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が含まれる。シランカップリング剤は、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
エポキシ重合性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、その他樹脂成分、充填剤、改質剤、安定剤などの任意成分をさらに含有することができる。他の樹脂成分の例には、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリエーテル、ポリエステル、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、石油樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、セルロース樹脂、フッ素系オリゴマー、シリコン系オリゴマー、ポリスルフィド系オリゴマーが含まれる。これらの1種単独を、または複数種の組み合わせを含有することができる。
硬化収縮率(%)={(硬化物の比重−未硬化の組成物の比重)/硬化物の比重}×100
1)エポキシ重合性硬化物を、基材上に塗布および乾燥させた後、硬化させて、厚み100μmの硬化物を得る。
2)得られた硬化物の、波長450nmにおける光線透過率を、紫外/可視光光度計(島津製作所製のMULTISPEC−1500)を用いて測定する。
前記の通り、本発明のエポキシ重合性組成物は、有機EL素子のシール部材を作製するための組成物として有用である。つまり本発明の有機ELデバイスは、有機EL素子が配置された表示基板と、表示基板と対になる対向基板と、表示基板と対向基板との間のいずれかに配置された前記有機EL素子を封止するシール部材とを有する。
(A2)低軟化点エポキシ:VG3101(プリンテック社製)軟化点 38〜46℃
(B)硬化促進剤:TMDPO(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)
アクリル酸:アクリル酸 (東京化成社製)
フラスコに、50質量部のTBBTエポキシ((A1)S含有エポキシ)と、20質量部のEP3950S((A2)低軟化点エポキシ)と、30質量部のPG−100((A3)フルオレン型エポキシ)とを装入し、加温しながら混合した。これに、52質量部のGST((C)チオール化合物)を添加して室温で混合し、さらに0.4質量部の2E4MZ((B)硬化促進剤)を添加して室温で攪拌してエポキシ重合性組成物を得た。
表1に示すように、(A1)S含有エポキシの量、(A2)低軟化点エポキシの種類および量、(A3)フルオレン型エポキシの量、(C)チオール化合物の種類および量を変更し、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(C)チオール化合物の代わりに、酸無水物を配合した。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(C)チオール化合物を配合しなかった。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(A1)S含有エポキシを配合しなかった。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(A2)低軟化点エポキシを配合しなかった。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(A2)低軟化点エポキシおよび(A3)フルオレン型エポキシを配合しなかった。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(A2)低軟化点エポキシ、(A3)フルオレン型エポキシおよび(C)チオール化合物を配合せず、アクリル酸を配合した。
表2に示す組成で、実施例1と同様の手順でエポキシ重合性組成物を得た。(A2)低軟化点エポキシおよび(A3)フルオレン型エポキシを配合しなかった。
エポキシ重合性組成物を目視観察して、無色透明であるかどうかを確認した。
B型粘度計(東機産業社製のBL型VISCOMETER/ローターNo4)を用いて、60rpmの回転条件で、25℃におけるエポキシ重合性組成物の粘度を測定した。
得られた硬化物を目視観察して、無色透明かどうかを確認した。
硬化前の組成物の比重と、硬化後の硬化物の比重とを、下記式に当てはめることにより硬化収縮率を求めた。
硬化収縮率(%)={(硬化物の比重−未硬化の組成物の比重)/硬化物の比重}×100
得られた硬化物の屈折率を、屈折率測定計(アタゴ社製の多波長アッベ屈折計DR−M4)を用いて、ナトリウムD線(589nm)を照射して測定した。
得られた硬化物について、TMA(セイコーインスツルメンツ社製のTMA/SS6000)を用いて、昇温速度5℃/分の条件で線膨張係数を測定し、その変曲点からTgを求めた。
得られた硬化物のヘイズ値(%)を、ヘイズメーター(東京電飾製、機種名TC-H3DPK)を用いて測定した。その後、硬化物をプラズマ処理装置(ヤマト科学製、機種名PDC210、平行平板型)に設置し、酸素流量20mL/分、RF出力500Wの条件で20分間プラズマ処理を実施した。プラズマ処理後の硬化物層のヘイズ値(%)を、ヘイズメーター(東京電飾製、機種名TC-H3DPK)を用いて測定した。
エポキシ重合性組成物の含水量をカールフィッシャー法で測定したところ、実施例1〜9および比較例1〜8の組成物の含水率は、いずれも0.1重量%以下であった。
窒素で置換したフラスコで、表3に示す組成のエポキシ樹脂100重量部と、85重量部の酸無水物と、4重量部のシランカップリング剤と、表3に示す重量部の硬化促進剤とを攪拌混合して、面封止剤を得た。
比較例9および10で得られた面封止剤を、予めオゾン処理によって洗浄したガラス基板(7cm×7cm×0.7mm厚)に、スクリーン印刷機(Screen Printer Model 2200、MITANI製)を用いて印刷した(5cm×5cm×3μm厚)。印刷したガラス基板を100℃に加熱したホットプレート上で30分間加熱し硬化物層とした。
22 表示基板
24 有機EL素子
26 封止基板
28 封止部材
28−1 硬化物層
28−2 パッシベーション層
28−3 接着樹脂層
30 画素電極
32 有機EL層
34 対向電極
Claims (18)
- (A1)下記一般式(i)で表され、かつ屈折率が1.66〜1.80である、S含有エポキシ化合物と、
A1及びA2は、それぞれ独立にベンゼン環、または1,3,5−トリアジン環を示し、
X11はそれぞれ独立に−S−、−SO2−、−O−、−C(R21)2−(R21は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜3のアルキル基)を示し、
Y11およびY12は、それぞれ独立に−O−又は−S−を示し、
Z1及びZ2は、それぞれ独立に、−O−又は−S−を示し、
R11およびR12は、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基またはハロゲン基を示し、
maは0〜10のいずれかの整数を示し、
mcはA2がベンゼン環である場合には1〜5の整数を示し、A2が1,3,5−トリアジン環である場合には1または2を示し、
mb及びnaはA1またはA2がベンゼン環である場合には、それぞれ独立に0〜4の整数を示し、A1またはA2が1,3,5−トリアジン環である場合には、それぞれ独立に0または1を示し、
j及びkは、A1またはA2がベンゼン環である場合には、それぞれ独立に1〜5の整数を示し、A1またはA2が1,3,5−トリアジン環である場合には、それぞれ独立に1または2を示し、
mbとjとの和は、A1がベンゼン環である場合には5以下であり、A1が1,3,5−トリアジン環である場合には2以下であり、
naとkとmcとの和は、A2がベンゼン環である場合には6以下であり、A2が1,3,5−トリアジン環である場合には3以下であり、
maが0のとき、Y11、Y12、Z1、及びZ2で表される基の少なくとも一つが−S−であり、
maが1〜10のとき、X11、Y11、Y12、Z1、及びZ2で表される基の少なくとも一つがSを含む基である。]
(A2)70℃以下の軟化点を有するエポキシ化合物(ただし、前記(A1)S含有エポキシ化合物を除く)と、
(B)硬化促進剤と、
(C)1分子内に2つ以上のチオール基を有するチオール化合物と、を含み、
B型粘度計で測定された25℃、60rpmでの粘度が100〜15000mPa・sである、エポキシ重合性組成物。 - (A3)下記一般式(2)または一般式(3)で表されるフルオレン型エポキシ化合物
R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し;
R2は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し;
R3は、それぞれ独立に炭素数が1〜5のアルキル基を表し;
R4は、それぞれ独立に炭素数が1〜5のアルキル基を表し;
mは、2以上の整数を表し;
nは、それぞれ独立に0〜3の整数を表し;
pは、それぞれ独立に0〜4の整数を表し;
qは、それぞれ独立に0〜5の整数を表す]
Yは、単結合、酸素原子または硫黄原子を表し;
qはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し;
R1〜R4、m、n、及びpは、一般式(2)と同様に定義される]
をさらに含む、請求項1または2に記載のエポキシ重合性組成物。 - (A2)エポキシ化合物が3官能エポキシ化合物である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。
- (C)チオール化合物のチオール当量が、80〜100g/eqであり、かつ、
(C)チオール化合物の硫黄含有率が、50〜80%である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。 - (C)チオール化合物の分子量が、140〜500である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。
- 前記エポキシ重合性組成物に含まれるエポキシ化合物の含有量100質量部に対して、(A1)S含有エポキシ化合物の含有量が50質量部以上である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。
- 前記エポキシ重合性組成物に含まれる、エポキシ基とチオール基とのモル比が、1:0.9〜1.1である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。
- 含水率が0.1質量%以下である、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物。
- 請求項3に記載のエポキシ重合性組成物を含む、光学材料用透明樹脂。
- 請求項3に記載のエポキシ重合性組成物を含む、有機EL素子面封止剤。
- 請求項3に記載のエポキシ重合性組成物の硬化物であって、屈折率が1.68以上の硬化物。
- 有機EL素子が配置された表示基板と、前記表示基板と対になる対向基板と、前記表示基板と前記対向基板との間に介在し、かつ前記有機EL素子と前記対向基板との間に形成される空間に充填されているシール部材と、を含む有機ELパネルであって、
前記シール部材は、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物の硬化物である、有機ELデバイス。 - 有機EL素子と、前記有機EL素子と接するシール部材と、前記シール部材と接するパッシベーション膜と、を含む有機ELデバイスであって、
前記シール部材は、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物の硬化物である、有機ELデバイス。 - 請求項14または15に記載の有機ELデバイスを具備する有機ELディスプレイパネル。
- 表示基板上に有機EL素子を形成する第1の工程と、
前記有機EL素子を、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物で封止する第2の工程と、
前記表示基板に対向し、かつ前記組成物を介するように対向基板を積層する第3の工程と、
前記組成物を硬化させて封止部材を形成する第4の工程と、を含む、有機ELデバイスの製造方法。 - 基板上に有機EL素子を形成する第1の工程と、
前記有機EL素子を、請求項3に記載のエポキシ重合性組成物で封止する第2の工程と、
前記組成物を硬化させて封止部材を形成する第3の工程と、
前記封止部材にパッシベーション膜を形成する第4の工程と、を含む、有機ELデバイスの製造方法。
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