TWI572664B - 光元件面封裝用組成物、光元件面封裝用片、顯示器以及顯示器的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光元件面封裝用組成物、光元件面封裝用片、顯示器以及顯示器的製造方法。
使用光元件的顯示器、特別是使用有機電致發光(Electroluminescence,EL)元件的有機EL顯示器由於具有視角廣、響應速度快、消耗電力低等優點,故作為平板顯示器(flat panel display)而備受期待。構成有機EL顯示器的有機EL元件具有其中一片為透明的2片電極、及夾入至該等間的有機發光媒體層,自兩電極注入電流,由此有機發光媒體層發光。
光元件、特別是有機EL元件中的有機發光媒體層會由於水分等而劣化,因此正在研究以下方法:以水分等不接觸有機EL元件的方式對有機EL元件進行面封裝(專利文獻1)。即,正在研究具有一對基板、及配置於該等間且對有機EL元件進行面封裝的面封裝材的有機EL顯示器。對有機EL元件進行面封裝的構
件(面封裝材)通常可為含有環氧樹脂等熱硬化性樹脂的組成物的硬化物,上述環氧樹脂等熱硬化性樹脂可於不易使有機EL元件劣化的條件下硬化。
特別是有機EL元件的總厚度(2片電極與夾於該等間的有機發光媒體層的總厚度)為幾百nm左右的薄膜。因此,有機EL顯示器的厚度實質上是由基板的厚度、與對有機EL元件進行面封裝的面封裝材的厚度之和大致決定。因此,期待將有機EL元件應用於期待薄型、輕量化的行動電話等小型、薄型的顯示器或背光構件,以及以具有可撓性的塑膠為基板的可撓性顯示器等中。
然而,若為了使顯示器薄型化而使基板變薄,則有以下問題:由於在對光元件、特別是有機EL元件進行面封裝的步驟等中賦予的熱等,導致顯示器產生翹曲。因此,為了防止顯示器的翹曲,提出了在顯示器的基板上經由黏接層而設置防翹曲層或防捲曲(anticurl)層(參照專利文獻2及專利文獻3)。
專利文獻1:日本專利特開2006-070221號公報
專利文獻2:日本專利特開2003-317937號公報
專利文獻3:日本專利特開2009-81123號公報
另外,使用光元件的顯示器、特別是有機EL顯示器雖然具有一對基板(例如電路基板與顯示基板)、及配置於該等間的對有機EL元件進行面封裝的面封裝材,但有時電路基板的線膨脹
係數與顯示基板的線膨脹係數之差大。於製造此種顯示器時,若於使面封裝用組成物熱硬化的步驟等中基板間的膨脹、收縮而產生差異,則有時所得的顯示器產生翹曲或應變。
本發明的目的在於提供一種可製造有機EL顯示器等的光元件面封裝用組成物以及翹曲少的顯示器及其製造方法,上述有機EL顯示器等即便構成使用光元件的顯示器的一對基板(例如電路基板與顯示基板)間的線膨脹係數之差大,翹曲亦少。
第一,本發明是有關於以下所示的光元件面封裝用組成物。
[1]一種光元件面封裝用組成物,其是自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103 Pa~2.0×106 Pa。
[2]如[1]所記載的光元件面封裝用組成物,其含有(A)於一分子以內具有2個以上的環氧基的可撓性環氧樹脂以及(B)硬化促進劑。
[3]如[2]所記載的光元件面封裝用組成物,其中上述(A)成分為選自由脂肪族系環氧樹脂、硫醇系環氧樹脂、丁二烯系環氧樹脂、多元醇改質環氧樹脂、ε-己內酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂、二聚酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、胺改質環氧樹脂所組成的組群中的至少一種樹脂。
[4]如[2]或[3]所記載的光元件面封裝用組成物,其中上
述(A)成分為具有硬段(hard segment)及軟段(soft segment)的環氧樹脂,上述硬段含有芴結構或雙酚結構,上述軟段含有來源於選自由碳數2~20的烷二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所組成的組群中的化合物的結構或碳數2~20的伸烷基。
[5]如[2]至[4]中任一項所記載的光元件面封裝用組成物,其中相對於上述組成物總體100重量份,含有10重量份~70重量份的上述(A)成分。
[6]如[1]所記載的光元件面封裝用組成物,其含有熱塑性彈性體。
[7]如[1]至[6]中任一項所記載的光元件面封裝用組成物,其是用於有機EL元件的面封裝。
[8]一種光元件面封裝用片,其含有包含如[1]至[6]中任一項所記載的組成物的層。
[9]如[8]所記載的光元件面封裝用片,其是用於有機EL元件的面封裝。
第二,本發明是有關於以下示出的顯示器或上述顯示器的製造方法。
[10]一種顯示器,其依序含有基板(H)、80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103 Pa~2.0×106 Pa的面封裝材以及基板(L),且於上述基板(H)或上述基板(L)上配置有光元件;並且上述基板(L)的線膨脹係數小於上述基板(H)的線膨脹係數,且上述基板(H)的線膨脹係數與上述基板(L)的線膨脹係
數之差為5×10-6 cm/cm/℃以上。
[11]如[10]所記載的顯示器,其中上述基板(H)的線膨脹係數為20×10-6 cm/cm/℃~200×10-6 cm/cm/℃。
[12]如[10]或[11]所記載的顯示器,其中上述基板(H)為含有鋁的金屬板,或含有選自由酯(共)聚合物、環狀烯烴(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物及聚碳酸酯所組成的組群中的一種以上的樹脂板。
[13]如[10]至[12]中任一項所記載的顯示器,其中上述基板(L)的線膨脹係數為1×10-6 cm/cm/℃~100×10-6 cm/cm/℃。
[14]如[10]至[13]中任一項所記載的顯示器,其中上述基板(L)為含有玻璃或矽的無機基板,或含有選自由酯(共)聚合物、聚醯亞胺、聚碳酸酯及聚醯胺所組成的組群中的一種以上的樹脂板。
[15]如[10]至[14]中任一項所記載的顯示器,其中上述光元件為有機EL元件。
[16]一種顯示器的製造方法,其包括以下步驟:獲得積層體的步驟,上述積層體依序具有配置有光元件的一片基板、積層於上述光元件上的包含如[1]至[7]中任一項所記載的光元件面封裝用組成物的層、及其他基板;以及將上述積層體於50℃~110℃下加熱的步驟。
[17]如[16]所記載的顯示器的製造方法,其中上述其他基板的線膨脹係數小於上述一片基板的線膨脹係數,且上述一片
基板的線膨脹係數與上述其他基板的線膨脹係數之差為5×10-6 cm/cm/℃以上。
[18]如[16]或[17]所記載的顯示器的製造方法,其中上述光元件為有機EL元件。
對於本發明的光元件面封裝用組成物而言,即便構成使用光元件的顯示器(例如使用有機EL元件的有機EL顯示器)的一對基板(例如顯示基板與電路基板)的線膨脹係數之差為一定以上,亦可抑制將該組成物加熱而對有機EL元件等光元件進行封裝時所產生的顯示器的翹曲。
10‧‧‧有機EL元件面封裝片
12‧‧‧基材膜
16‧‧‧包含光元件面封裝用組成物的層
18‧‧‧保護膜
20‧‧‧有機EL顯示器
22‧‧‧顯示基板
24‧‧‧有機EL元件
26‧‧‧對向基板(透明基板)
28‧‧‧面封裝材
30‧‧‧陰極反射電極層
32‧‧‧有機EL層
34‧‧‧陽極透明電極層
D1、D2‧‧‧厚度
D3‧‧‧長度
L1、L1'、L2‧‧‧寬度
H、L‧‧‧基板
302、304‧‧‧包含面封裝用組成物的層
306‧‧‧面封裝用組成物的硬化物
圖1為表示本發明的光元件面封裝用組成物的一例的剖面圖。
圖2為表示本發明的有機EL顯示器的一例的剖面圖。
圖3A為表示有機EL顯示器的製造製程中的熱硬化前的積層體的圖。
圖3B為表示將圖3A的積層體加熱而使包含面封裝用組成物的層熱硬化的狀態的圖。
圖3C為將圖3B中經加熱的現有的積層體冷卻的狀態的圖。
1.光元件面封裝用組成物
本發明的光元件面封裝用組成物較佳可為用於有機EL元件的面封裝的組成物(有機EL元件用面封裝組成物)。對於本發明的光元件面封裝用組成物而言,將該組成物自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103 Pa~2.0×106 Pa。
本發明的第一實施形態的光元件面封裝用組成物視需要可含有(A)可撓性環氧樹脂及(B)硬化促進劑。含有該些成分的光元件面封裝用組成物可更含有(C)高分子量的環氧樹脂、(D)低分子量的環氧樹脂、(E)具有環氧基或可與環氧基反應的官能基的矽烷偶合劑、(F)溶劑及(G)其他成分。
另外,本發明的第二實施形態的光元件面封裝用組成物視需要可含有熱塑性彈性體。含有熱塑性彈性體的第二實施形態的光元件面封裝用組成物亦可不含熱塑性彈性體以外的成分,視需要亦可更含有上述(A)成分~(G)成分的任一種或全部。
另外,本發明的光元件面封裝用組成物的形狀並無限定,可為液狀亦可為片狀。於本發明的光元件面封裝用組成物為片狀的情形時,亦可為積層體。積層體例如亦可為含有上述(A)及(B)的層、與不含上述(A)或(B)的層的積層體。另外,於上述組成物含有熱塑性彈性體的情形時,亦可為包含熱塑性彈性體的層、與配置於該層的單面或兩面上且不含熱塑性彈性體而含有環氧樹脂的層的積層體。
本發明的光元件面封裝用組成物自40℃起以5℃/min.
升溫至80℃後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103 Pa~2.0×106 Pa。若儲藏彈性模量G'(80)大於上述範圍,則於使用線膨脹係數有一定以上的差的一對基板(例如電路基板與顯示基板)及光元件面封裝用組成物來製造顯示器的情形時,可能該組成物的硬化物或熱壓接物無法緩和因2片基板的膨脹、收縮的差而產生的應力,故顯示器大幅度地翹曲。另一方面,若儲藏彈性模量G'(80)小於上述範圍,則可能面封裝用組成物的流動性變得過高,對有機EL元件等光元件進行面封裝時的操作性降低。另外,可能難以防止可能使面封裝材的封裝性能、特別是有機EL元件等的光元件劣化的水分等的滲入,及顯示器的可靠性降低。所謂面封裝材,於光元件面封裝用組成物具有熱硬化性的情形(例如為第一實施形態的光元件面封裝用組成物的情形)時,是指上述組成物的硬化物;於上述組成物不具有熱硬化性的情形(例如為第二實施形態的光元件面封裝用組成物的情形)時,是指上述組成物自身。
於本發明的光元件面封裝用組成物含有後述(A)成分等而具有熱硬化性的情形(例如為第一實施形態的光元件面封裝用組成物的情形)時,藉由自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後於80℃下保持30分鐘,熱硬化而成為硬化物。即,所謂「本發明的光元件面封裝用組成物的自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103~2.0×106」,於本發明的組成物為熱硬化性的組成
物的情形時,是指將上述組成物自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後,於80℃下保持30分鐘所得的硬化物的於80℃下測定的儲藏彈性模量為1.0×103Pa~2.0×106Pa。
另一方面,於本發明的光元件面封裝用組成物含有後述熱塑性彈性體而不具有熱硬化性的情形(例如為第二實施形態的光元件面封裝用組成物的情形)時,即便自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後於80℃下保持30分鐘,亦不熱硬化。因此,是指含有後述熱塑性彈性體的組成物自身的於80℃下測定的儲藏彈性模量為1.0×103Pa~2.0×106Pa。
作為將80℃下的儲藏彈性模量G'(80)設定為上述範圍的方法,例如對於第一實施形態的光元件面封裝用組成物,有調整(A)可撓性環氧樹脂的種類及其含量(相對於組成物的所有成分的含量)的方法。藉由增加上述成分(A)的比率,可降低儲藏彈性模量G'(80)。
另外,對於第二實施形態的光元件面封裝用組成物,藉由選擇熱塑性彈性體的種類,可調整本發明的組成物的儲藏彈性模量G'(80)。
第一實施形態的光元件面封裝用組成物
第一實施形態的光元件面封裝用組成物可含有(A)可撓性環氧樹脂及(B)硬化促進劑。
(A)可撓性環氧樹脂
本發明的光元件面封裝用組成物為了調整上述儲藏彈
性模量G'(80),亦可含有可撓性環氧樹脂。所謂可撓性環氧樹脂,是指兼具橡膠彈性與強度的環氧樹脂。可撓性環氧樹脂較佳為分子中具有2個以上的環氧基的環氧樹脂,更佳為分子中具有2個環氧基的二官能環氧樹脂。另外,於後述顯示器的製造方法中,就製造翹曲少的顯示器的觀點而言,較佳為於對光元件面封裝用組成物(於用於製造有機EL顯示器的情形時,亦稱為有機EL元件面封裝用組成物)進行加熱的溫度範圍內具有可撓性者。
所謂可撓性環氧樹脂,具體而言是可如以下般定義。
1)將可撓性環氧樹脂70重量份、酸酐(例如理化西德(Rikacid)MH700G(主成分:甲基六氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造))30重量份、硬化促進劑(例如IBMI12(1-異丁基-2-甲基咪唑,三菱化學公司製造))1重量份、硬化促進劑(例如2E4MZ(1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑,四國化成製造))1重量份混合,製備可撓性環氧樹脂組成物的清漆。
2)另一方面,製作玻璃板/脫模膜/隔片(500μm厚)/脫模膜/玻璃板隔片的積層體,以可為1.5cm×1.5cm的正方形的凹部的方式將上述積層體的中央部挖穿,製作硬化用的器具。
3)繼而,於上述器具的凹部中封入上述清漆,利用玻璃板的自身重量將厚度調整為500μm,在80℃下加熱1小時~3小時,使上述清漆硬化直至對脫模膜的黏性消失為止。
4)可將所得的可撓性環氧樹脂組成物的硬化物的利用後述「(3)儲藏彈性模量方法」中記載的方法測定的80℃下的儲
藏彈性模量G'E(80)成為1.0×103Pa~2.0×106Pa的範圍內的環氧樹脂用作「可撓性環氧樹脂」。
本發明的可撓性環氧樹脂可為α)脂肪族系環氧樹脂、丁二烯系環氧樹脂、硫醇系環氧樹脂等環氧樹脂;或β)多元醇改質環氧樹脂、ε-己內酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂、二聚酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、胺改質環氧樹脂等改質環氧樹脂。
α)環氧樹脂
脂肪族系環氧樹脂並無特別限定,例如可列舉:1,6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚等二縮水甘油醚等通常製造、銷售的二官能環氧樹脂。硫醇系環氧樹脂例如可以舉出二硫醚改質環氧樹脂等。丁二烯系環氧樹脂的例子中包含聚丁二烯改質環氧樹脂。
β)改質環氧樹脂
改質環氧樹脂較佳為使雙酚或雙酚芴與表氯醇反應所得的環氧樹脂的改質物;或使雙酚或雙酚芴的改質物與表氯醇反應所得的環氧樹脂。
多元醇改質環氧樹脂可列舉:雙酚A雙(三乙二醇縮水甘油醚)醚、雙酚A雙(丙二醇縮水甘油醚)醚等。
ε-己內酯改質環氧樹脂可列舉:ε-己內酯改質的雙酚A型環氧樹脂、ε-己內酯改質的(3,4-3',4'環氧環己基)甲基己烷羧酸
酯等ε-己內酯改質二官能環氧樹脂。
橡膠改質環氧樹脂的例子中,可列舉利用丁二烯-丙烯腈共聚物將雙酚A的由表氯醇所得的二縮水甘油醚化物加以羧基化所得的改質物等。橡膠改質環氧樹脂的市售品的例子中包含EPOX-MK SR35K、EPOX-MK SR3542等。
二聚酸改質環氧樹脂的例子中包含新日鐵住金化學製造的YD-171及YD-172等。
胺基甲酸酯改質環氧樹脂的例子中包含胺基甲酸酯交聯雙酚型環氧樹脂等,上述胺基甲酸酯交聯雙酚型環氧樹脂具有2分子以上的雙酚型環氧樹脂(雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂等)經胺基甲酸酯聚合物交聯而成的結構。胺基甲酸酯改質環氧樹脂的市售品的例子中,包含艾迪科(ADEKA)(股)的EPU-78-13S(胺基甲酸酯交聯雙酚型環氧樹脂)等。
該等中,若考慮到橡膠彈性或強度,則較佳為多元醇改質環氧樹脂、脂肪族系環氧樹脂。該些可撓性環氧樹脂可使用一種或併用兩種以上。
其中,為了獲得具有充分的透濕性或透明性、且滿足上述儲藏彈性模量的硬化物,可撓性環氧樹脂較佳為具有硬段及軟段,上述硬段含有芴結構或雙酚結構,上述軟段含有來源於選自由碳數2~20(較佳為碳數2~5)的烷二醇、聚丁二烯、丁二烯-丙烯酸系共聚物所組成的組群中的化合物的結構或碳數2~20(較
佳為碳數2~5)的伸烷基。
碳數2~20的烷二醇的例子中,除了乙二醇或丙二醇等以外,亦包括含有將乙二醇單元作為重複單元的HO-(CH2CH2-O)m-H(m為1~10的整數)、或含有將丙二醇單元作為重複單元的HO-(CH2CH(CH3)-O)n-H(n為1~6的整數)等。丁二烯-丙烯酸系共聚物的例子中包含丙烯腈丁二烯共聚物等。碳數2~20的伸烷基的例子中包含伸戊基等。
硬段為含有芴結構或雙酚結構的區段。軟段為於可撓性環氧樹脂的一分子內2個硬段之間所夾的區段、或硬段與環氧基之間所夾的區段。
例如,於下述式所表示的環氧樹脂中,硬段為雙酚結構(-C6H4-C(CH3)2-C6H4-);軟段可為在硬段與環氧基之間所夾的(-OCH2CH(CH3)-O-)nd1或(-OCH2CH(CH3)-O-)nd2(nd1、nd2分別獨立為1~6的整數)。
於將組成物總體設定為100重量份的情形時,(A)可撓性環氧樹脂的含量較佳為含有10重量份~70重量份,更佳為含有20重量份~50重量份。若在上述範圍內,則使用本發明的組成物製作顯示器的情形時,容易抑制翹曲。另外,於在本發明的組成
物中添加後述(C)高分子量的環氧樹脂而成形為片狀等的情形時,容易保持片狀。另外,於將該片狀的組成物成形於脫模膜上的情形時,容易保持該片狀的組成物的形狀,並且容易自脫模膜分離。
(B)硬化促進劑
於本發明的光元件面封裝用組成物含有上述(A)成分的情形時,較佳為含有(B)硬化促進劑。硬化促進劑具有引發環氧樹脂的硬化並同時促進硬化的功能。
硬化促進劑的例子中包含咪唑化合物或胺基化合物。咪唑化合物的例子中包含2-乙基-4-甲基咪唑等;胺基化合物的例子中包含三-二甲基胺基甲基苯酚等。(B)硬化促進劑亦可為路易斯鹼化合物。
硬化促進劑的分子量較佳為70~800,更佳為80~500,進而佳為90~250。若(B)硬化促進劑的分子量小於70,則揮發性變高,可能於將光元件面封裝用組成物熱壓接的期間中於光元件面封裝用組成物內產生氣泡。另一方面,若分子量超過800,則於將光元件面封裝用組成物熱壓接時,可能使光元件面封裝用組成物的流動性降低,進而有時光元件面封裝用組成物內的硬化促進劑的擴散性降低,無法獲得充分的硬化性。
於本發明的組成物含有環氧樹脂的情形時,相對於所含的環氧樹脂合計100質量份,(B)硬化促進劑的含量較佳為0.01質量份~10質量份。
(C)高分子量的環氧樹脂
所謂本發明中的(C)高分子量的環氧樹脂,是指上述(A)可撓性環氧樹脂以外的環氧樹脂,於本發明的組成物含有(A)成分的情形時,有時為了將組成物製成為片狀而添加該(C)高分子量的環氧樹脂。
(C)成分為重量平均分子量為2×103~1×105的環氧樹脂,重量平均分子量較佳為3×103~8×104,更佳為4×103~6×104。上述重量平均分子量可藉由以聚苯乙烯作為標準物質的凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)於下述條件下測定。
裝置:賽智(SHODEX)製造,GPC-101
展開溶劑:四氫呋喃
標準聚苯乙烯:瓦里安(VARIAN)製造的PS-1(分子量為580~7,500,000),瓦里安(VARIAN)製造的PS-2(分子量為580~377,400)
藉由將(C)成分調配於組成物中,於將本發明的組成物成形為片狀等的情形時,形狀穩定性提高。另外,具有上述重量平均分子量的環氧樹脂,其儲藏彈性模量的溫度依存性(temperature dependency)相對較低。因此,藉由調配既定量以上的具有重量平均分子量的(C)高分子量的環氧樹脂,可獲得由溫度所致的儲藏彈性模量G'變化少的組成物。
若考慮到組成物的硬化物的交聯密度等,則(C)高分
子量的環氧樹脂的環氧當量較佳為設定為500 g/eq~1×104 g/eq,更佳為設定為600 g/eq~9000 g/eq。
(C)高分子量的環氧樹脂的較佳例可列舉主鏈上含有雙酚骨架的樹脂,其原因在於可實現低的透濕度等。更佳為含有雙酚及表氯醇作為單體成分的樹脂,進而佳為其低聚物(oligomer)。
可使(C)高分子量的環氧樹脂的單體成分全部為雙酚及表氯醇;亦可使單體成分的一部分為雙酚及表氯醇以外的化合物(共單體成分)。上述共單體成分的例子中包含二元以上的多元醇(例如二元酚或二醇等)。藉由使單體成分的一部分為雙酚及表氯醇以外的化合物(共單體成分),可將分子量控制為所需的值。
高分子量的環氧樹脂的較佳例中,包括含有下述通式(1)所表示的重複結構單元的樹脂。
[通式(1)中,X表示單鍵、亞甲基、亞異丙基、-S-或-SO2-。通式(1)中,X為亞甲基的結構單元為雙酚F型的結構單元;X為亞異丙基的結構單元為雙酚A型的結構單元。n為通式(1)所表示的結構單元的重複數,為2以上的整數]
於通式(1)中,P為取代基R1的取代數,為0~4的整
數。就耐熱性或低透濕性的觀點而言,P較佳為0。R1分別獨立為碳數為1~5的烷基,較佳為甲基。
本發明中,特佳為於一分子中含有上述通式(1)中的X為亞甲基的雙酚F型的重複結構單元、及上述通式(1)中的X為亞異丙基的雙酚A型的重複結構單元的低聚物。藉由低聚物含有雙酚A型的重複結構單元,可使高分子量環氧樹脂組成物的黏度高。另一方面,藉由低聚物含有雙酚F型的重複結構單元,空間位阻(steric hindrance)變小。由此,多個伸苯基容易配向(orientation),可使光元件面封裝用組成物的硬化物的透濕度低。
相對於上述低聚物一分子中所含的雙酚A型的重複結構單元的個數(A)及雙酚F型的重複結構單元的個數(F)的總數,一分子中所含的雙酚F型的重複結構單元的個數(F)的比例:{(F/A+F)×100}較佳為50%以上,更佳為55%以上。藉由大量含有雙酚F型的重複結構單元,可使光元件面封裝用組成物的硬化物的透濕度充分低。
相對於(B)硬化促進劑、後述(D)低分子量的環氧樹脂、(A)可撓性環氧樹脂及後述(E)矽烷偶合劑的合計100質量份,(C)高分子量的環氧樹脂的含量較佳為設定為100質量份~2000質量份,更佳為210質量份~2000質量份,進而佳為250質量份~1200質量份。藉由將(C)高分子量的環氧樹脂的含有比率設定為上述範圍,於將本發明的組成物製成為片狀的情形時,容易保持片形狀。另外,若(C)高分子量的環氧樹脂的含有比率
過高,則對有機EL元件等光元件進行封裝時的組成物的流動性變低,故可能於與有機EL元件等光元件之間形成間隙。
另外,於光元件面封裝用組成物含有後述(D)低分子量的環氧樹脂或(A)可撓性環氧樹脂的情形時,相對於(D)低分子量的環氧樹脂與(A)可撓性環氧樹脂的合計100質量份,(C)高分子量的環氧樹脂的含量較佳為50質量份~1200質量份,更佳為80質量份~1000質量份。藉由相對於(D)低分子量的環氧樹脂與(A)可撓性環氧樹脂的合計量而將(C)高分子量的環氧樹脂的含有比率設定為上述範圍,可以在不使對有機EL元件進行面封裝時的流動性降低的情況下,提高光元件面封裝用組成物的形狀穩定性,形成低透濕度的硬化物。另外,於加工成片狀的情形時,藉由相對於(D)低分子量的環氧樹脂與(A)可撓性環氧樹脂的合計量而將(C)高分子量的環氧樹脂的含有比率設定為100質量份~800質量份,容易維持片形狀。
(D)低分子量的環氧樹脂
本發明的光元件面封裝用組成物亦可含有(D)低分子量的環氧樹脂。所謂(D)低分子量的環氧樹脂,是指上述(A)可撓性環氧樹脂以外的環氧樹脂且重量平均分子量為100~1200的環氧樹脂,較佳為重量平均分子量為200~1100。重量平均分子量是與上述同樣地測定。藉由將重量平均分子量為上述範圍的(C)環氧樹脂調配於光元件面封裝用組成物中,可提高利用光元件面封裝用組成物對有機EL元件等的光元件進行封裝時的光元件面
封裝用組成物的流動性,可提高對有機EL元件等光元件的密接性。
(D)低分子量的環氧樹脂的環氧當量較佳為80 g/eq~300 g/eq,更佳為100 g/eq~200 g/eq。藉由將環氧當量為上述範圍內的低分子量的環氧樹脂調配於光元件面封裝用組成物中,可提高光元件面封裝用組成物中的氫鍵量,亦可將80℃下的儲藏彈性模量設定為既定範圍。
(D)低分子量的環氧樹脂較佳為酚型的環氧樹脂,更佳為二元以上的酚型環氧化合物、或含有酚衍生物及表氯醇作為單體成分的低聚物。
二元以上的酚型環氧化合物的例子中,包含雙酚型環氧化合物、苯酚酚醛清漆型環氧化合物、甲酚酚醛清漆型環氧化合物等。雙酚型環氧化合物的例子中,包含通式(2)所表示的化合物。下述通式(2)中的X、R1及P與通式(1)中的X、R1及P相同。
含有酚衍生物及表氯醇作為單體成分的低聚物的酚衍
生物的例子中,包含雙酚、氫化雙酚、苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆等。
(D)低分子量的環氧樹脂的較佳例中,包含雙酚型環氧化合物、或含有雙酚及表氯醇作為單體成分的低聚物,更佳為上述通式(1)中重複數n為2~4的低聚物。此種低聚物與高分子量的環氧樹脂的親和性高。
再者,(D)低分子量的環氧樹脂所含的重複結構單元可與(C)高分子量的環氧樹脂所含的重複結構單元相同,亦可不同。
相對於(C)高分子量的環氧樹脂、(B)硬化促進劑及後述(E)矽烷偶合劑的合計100質量份,(D)低分子量的環氧樹脂的含量較佳為1質量份~100質量份,更佳為5質量份~50質量份。藉由將(D)低分子量的環氧樹脂的含有比率設定為上述範圍,可使利用光元件面封裝用組成物對有機EL元件等光元件進行封裝的期間中的組成物的流動性充分,進而於光元件面封裝用組成物為熱硬化性的情形時,可提高熱硬化性。
(E)具有環氧基或可與環氧基反應的官能基的矽烷偶合劑
本發明的光元件面封裝用組成物中,可含有1)具有環氧基的矽烷偶合劑、或2)具有可與環氧基反應的官能基的矽烷偶合劑。所謂與環氧基反應,是指與環氧基進行加成反應等。含有矽烷偶合劑的光元件面封裝用組成物例如於用於有機EL用的光元件面封裝片的情形時,與基板的密接性提高。另外,具有環氧
基、或具有可與環氧基反應的官能基的矽烷偶合劑於光元件面封裝用組成物中存在環氧樹脂的情形時,與上述樹脂反應。因此,上述矽烷偶合劑於不在光元件面封裝用組成物的硬化物中殘留低分子量成分的方面亦較佳。
1)具有環氧基的矽烷偶合劑為具有縮水甘油基等環氧基的矽烷偶合劑,其例子中包含γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等。
2)可與環氧基反應的官能基中,除了包含一級胺基、二級胺基等胺基以及羧基等以外,亦包含可轉變為可與環氧基反應的官能基的基團(例如甲基丙烯醯基、異氰酸酯基等)。具有此種可與環氧基反應的官能基的矽烷偶合劑的例子中包含:N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺基、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷或3-(4-甲基哌啶基)丙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷及γ-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等。
再者,亦可與上述矽烷偶合劑併用而使用其他矽烷偶合劑。其他矽烷偶合劑的例子中包含乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等。該些矽烷偶合劑可單獨使用一種,亦可組合兩種以上使用。
矽烷偶合劑的分子量較佳為80~800。若矽烷偶合劑的分子量超過800,則有時利用光元件面封裝用組成物對有機EL元件等光元件進行封裝時的流動性不充分,密接性降低。
相對於光元件面封裝用組成物100質量份,矽烷偶合劑的含量較佳為0.0001質量份~30質量份,更佳為0.0005質量份~20質量份,進而佳為0.0008質量份~10質量份。
(F)溶劑
本發明的光元件面封裝用組成物就將上述(A)成分~(E)成分等均勻混合的方面等而言,亦可含有溶劑。溶劑尤其具有使高分子量的環氧樹脂均勻地分散或溶解的功能。溶劑可為各種有機溶劑,包含:甲苯、二甲苯等芳香族溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮系溶劑;醚、二丁醚、四氫呋喃、二噁烷、乙二醇單烷基醚、乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚等醚類;N-甲基吡咯烷酮、二甲基咪唑啶酮(dimethyl imidazolidinone)、二甲基甲醛(dimethylformaldehyde)等非質子性極性溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯類等。尤其就容易溶解高分子量的環氧樹脂的方面而言,更佳為甲基乙基酮等酮系溶劑(具有酮基的溶劑)。
(G)其他任意成分
本發明的光元件面封裝用組成物可於不損及發明效果的範圍內,更含有其他樹脂成分、填充劑、改質劑、穩定劑等任意成分。其他樹脂成分的例子中,包含聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、
聚胺基甲酸酯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚醚、聚酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、石油樹脂、二甲苯樹脂、酮樹脂、纖維素樹脂、氟系低聚物、矽系低聚物、聚硫化物(polysulfide)系低聚物。可以含有該等的單獨一種或多種的組合。
填充劑的例子中包含玻璃珠、苯乙烯系聚合物粒子、甲基丙烯酸酯系聚合物粒子、乙烯系聚合物粒子、丙烯系聚合物粒子。填充劑亦可為多種的組合。
改質劑的例子中包含聚合起始助劑、抗老化劑、勻化劑、濡濕性改良劑、界面活性劑、塑化劑等。該等亦可組合使用多種。穩定劑的例子中包含紫外線吸收劑、防腐劑、抗菌劑。改質劑亦可為多種的組合。
另一方面,本發明的光元件面封裝用組成物就抑制水分對被封裝材的影響的方面而言,較佳為水分含量為0.1%以下,更佳為0.06%以下。
第二實施形態的光元件面封裝用組成物
本發明的第二實施形態的光元件面封裝用組成物中可含有的熱塑性彈性體的例子中,包含聚苯乙烯系彈性體、聚烯烴系彈性體、聚胺基甲酸酯系彈性體及聚酯系彈性體等。其中,就容易調整黏著性或柔軟性的方面而言,較佳為聚苯乙烯系彈性體、聚烯烴系彈性體。
聚苯乙烯系彈性體中,包含苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、
苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、其他苯乙烯-二烯系嵌段共聚物及其氫化物(氫化苯乙烯-丁二烯橡膠(HSBR)等)等。苯乙烯系彈性體中,包含JSR(股)製造的帶那龍(Dynaron)(註冊商標)等。
聚烯烴系彈性體中,包含顯示出結晶性的聚烯烴嵌段與顯示出非晶性的單體共聚物嵌段的嵌段共聚物。其具體例中包含烯烴-乙烯-丁烯-烯烴共聚物、聚丙烯-聚環氧乙烷-聚丙烯嵌段共聚物、聚丙烯-聚烯烴-聚丙烯嵌段共聚物。市售的聚烯烴系彈性體中包含三井化學(股)製造的諾帝敖(Notio)(註冊商標)等。
相對於組成物總體,第二實施形態的光元件面封裝用組成物中的熱塑性彈性體的含量較佳為10質量%以上,更佳為30質量%以上。
光元件面封裝用組成物的硬化性
於本發明的光元件面封裝用組成物為熱硬化性的情形(例如為第一實施形態的光元件面封裝用組成物的情形)時,光元件面封裝用組成物的硬化速度較佳為高至某種程度。其原因在於可提高與被熱壓接材黏接時的操作性。所謂可迅速地硬化,例如是指在加熱條件下(80℃~100℃)在120分鐘以內硬化。
關於光元件面封裝用組成物是否硬化,只要使光元件面封裝用組成物於熱板上熱硬化,並手指接觸確認來判斷是否凝膠化即可。另外,光元件面封裝用組成物是否硬化亦可根據環氧基的轉化率(conversion rate)來求出。環氧基的轉化率可分別測定
硬化反應前與硬化反應後的光元件面封裝用組成物的紅外線(Infrared Ray,IR)光譜,並根據該IR光譜的環氧基的減少率來求出。光元件面封裝用組成物的硬化性可藉由調節硬化促進劑的含量來控制。
光元件面封裝用組成物的製造方法
本發明的光元件面封裝用組成物只要不損及本發明的效果,則可利用任意方法來製造。例如,包含第一實施形態的光元件面封裝用組成物的片可利用包括以下步驟的方法來製造:1)準備(A)成分~(E)成分的步驟;2)使(A)成分~(E)成分溶解於(F)成分中並於30℃以下混合的步驟;3)將該混合物以片狀塗佈於基板上的步驟;以及4)將經塗佈成片狀的混合物乾燥的步驟。
2)步驟中,可將(A)成分~(E)成分一次性混合,亦可於(F)成分中溶解及混合(A)成分後,添加混合其他成分。混合包含將該些成分裝入至燒瓶中並進行攪拌的方法、或利用三根輥進行混練的方法。
2)步驟中所得的混合物的25℃下的黏度較佳為0.01 Pa.s~100 Pa.s。藉由將混合物的黏度設定為上述範圍,可提高塗佈性,容易地成形為片。上述黏度為使用E型黏度計(東機產業製造的RC-500)於25℃下測定的值。混合物的黏度可利用(E)成分的量等來調整。
3)步驟中的塗佈方法並無特別限定,例如可列舉使用
絲網印刷(screen printing)、分配器(dispenser)、各種塗佈輥的方法等。另外,基材膜的種類並無特別限制,例如可使用公知的脫模膜等。另外,混合物的塗佈厚度是根據目標光元件面封裝用組成物的膜厚來適當選擇,乾燥後的光元件面封裝用組成物的膜厚例如能以成為1 μm~100 μm的方式設定。
另外,4)步驟中的乾燥溫度及乾燥時間只要設定為以下程度即可:光元件面封裝用組成物中所含的(C)高分子量的環氧樹脂或(D)低分子量的環氧樹脂不硬化,且可將(F)溶劑乾燥去除直至達到所需的量以下為止。乾燥溫度例如為20℃~70℃,乾燥時間例如為10分鐘~3小時左右。具體而言,較佳為將塗膜於氮氣環境等惰性氣體環境下於30℃~60℃下乾燥10分鐘左右後,進而真空乾燥2小時左右。藉由如此般進一步進行真空乾燥,可於相對較低的乾燥溫度下將上述片中所含的溶劑或水分去除。乾燥方法並無特別限定,例如有熱風乾燥、真空乾燥等。
另外,包含本發明的第二實施形態的光元件面封裝用組成物的片可藉由以下方式獲得:利用通常所用的方法(例如熔融擠出法)將含有既定的熱塑性彈性體的組成物成形。
2.封裝片
將含有本發明的光元件面封裝用組成物的片稱為封裝片。例如,本發明的封裝片含有基材膜、形成於該基材膜上且包含上述光元件面封裝用組成物的層、及視需要形成於該包含光元件面封裝用組成物的層上的保護膜。另外,為了提高與後述基材
(H)或基材(L)的黏接力,於包含本發明的光元件面封裝用組成物的層的表面上更設置環氧樹脂等的熱硬化性的樹脂層的實施方式亦較佳。即,於上述基材膜與保護膜之間配置熱硬化性的樹脂層/包含本發明的光元件面封裝用組成物的層/熱硬化性的樹脂層的實施方式亦較佳。
就抑制水分對被封裝材的影響的方面而言,包含本發明的光元件面封裝用組成物的層的含水率較佳為0.1%以下,更佳為0.06%以下。特別是有機EL元件等光元件容易因水分而劣化,故於利用本發明的組成物將有機EL元件等光元件密封的情形時,較佳為儘可能減少上述含水率。光元件面封裝用組成物的含水率例如可藉由將光元件面封裝用組成物於真空下加熱乾燥等而減少。
本發明的光元件面封裝用組成物的含水率例如可藉由以下方式求出:將上述片的試片計量約0.1 g,使用卡爾費歇爾(Karl Fisher)水分計加熱至150℃,測定此時所產生的水分量(固體氣化法)。
包含本發明的光元件面封裝用組成物的層的厚度亦取決於被封裝材的種類,例如為1 μm~100 μm,較佳為10 μm~30 μm,更佳為20 μm~30 μm。
包含本發明的光元件面封裝用組成物的層較佳為於對有機EL元件等光元件進行面封裝的溫度下具有適當的流動性。其原因在於:於對有機EL元件等光元件進行封裝時,使藉由加熱而流動的片順暢地填充於元件表面的凹凸中而排除間隙。熱壓接時
的流動性可根據熔融點來判斷。所謂熔融點,是指對包含上述光元件面封裝用組成物的層進行加熱時表現出流動性的溫度,較佳為30℃~100℃。再者,於本發明的光元件面封裝用組成物含有上述(E)溶劑的情形時,是指上述組成物經乾燥而將(E)溶劑大致去除後的乾燥物的熔融點。
熔融點可藉由以下方式求出:將上述片(厚度100 μm)按壓於載置在熱板上的玻璃板上,探尋上述片開始熔融的設定溫度。若熔融點低於30℃,則有於熱轉印(熱壓接)時或熱硬化而封裝時,包含光元件面封裝用組成物的層的流動性過大而容易發生滴垂,硬化物的膜厚的管理變困難的情形。另一方面,若熔融點超過100℃,則熱轉印時的操作性變差,故可能容易於包含光元件面封裝用組成物的層與有機EL元件等光元件之間形成間隙,另外亦可能因加熱而對有機EL元件等光元件造成不良影響。
此種包含本發明的光元件面封裝用組成物的層於與有機EL元件等光元件貼合並熱壓接時,具有適當的流動性。因此,可抑制於包含本發明的光元件面封裝用組成物的層與有機EL元件等光元件之間形成間隙的情況,獲得良好的密接性。
如上所述,本發明的封裝片可含有包含本發明的光元件面封裝用組成物的層、及基材膜或保護膜。基材膜或保護膜的例子包含公知的脫模膜,較佳為具有水分阻障性或阻氣性的膜等,更佳為聚對苯二甲酸乙二酯。基材膜或保護膜的厚度亦取決於膜材質,就對有機EL元件等被封裝材的追隨性的方面等而言,例如
為50 μm左右。
本發明的封裝片視需要亦可更具有阻氣層。阻氣層可抑制外部空氣中的水分等使有機EL元件等光元件劣化的水分或氣體向顯示器內的滲透。此種阻氣層只要為與有機EL元件等光元件接觸的面以外,則可配置於任意處,較佳為配置於基材膜與包含本發明的光元件面封裝用組成物的層之間。
構成阻氣層的材料並無特別限制,其例子中包含:Ai、Cr、Ni、Cu、Zn、Si、Fe、Ti、Ag、Au、Co;該些金屬的氧化物;該些金屬的氮化物;該些金屬的氮氧化物等。該些材料可單獨使用一種,亦可組合兩種以上使用。進而,用於底部發光(bottom emission)方式的有機EL元件的封裝之封裝片的阻氣層較佳為光反射率高的材料,例如Al、Cu等。用於頂部發光(top emission)方式的有機EL元件的封裝之封裝片的阻氣層較佳為光透射率高的材料,例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、環狀聚烯烴(COP)等。阻氣層的厚度可設定為100 μm~3000 μm左右。
具有阻氣層的封裝片可於基材膜上形成阻氣層後,形成包含本發明的光元件面封裝用組成物的層而製造。阻氣層的形成方法並無特別限制,乾式製程包含真空蒸鍍(Vacuum Evaporation)、濺鍍(Sputtering)、離子鍍(ion planting)等各種物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD)法及電漿化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)等CVD法,濕式製程
包含鍍敷法、塗佈法等。
較佳為在包含上述光元件面封裝用組成物的層上進一步層壓保護膜。層壓例如較佳為使用層壓機於60℃左右進行。保護膜的厚度例如為20 μm左右。
圖1為表示封裝片的構造的較佳一例的圖。如圖1所示,封裝片10含有基材膜12、形成於該基材膜12上且包含光元件面封裝用組成物的層16、以及配置於包含光元件面封裝用組成物的層16上的保護膜18。
此種封裝片10例如可將保護膜18剝離後,以使露出的包含光元件面封裝用組成物的層16與配置了有機EL元件的顯示基板連接的方式配置而用作有機EL元件面封裝用片。
本發明的封裝片為了將含水率維持於一定以下,較佳為與矽膠等乾燥劑一併保管。
3.光元件面封裝用組成物的用途
本發明的光元件面封裝用組成物或封裝片於光元件面封裝用組成物具有熱硬化性的情形時,可藉由硬化而用作面封裝材。另一方面,於光元件面封裝用組成物不具有熱硬化性的情形時,可將其自身用作面封裝材。被密封的對象(亦稱為被封裝材)並無特別限定,例如較佳為光元件。光元件的例子中包含有機EL元件、液晶、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)等,較佳為有機EL元件。
本發明的光元件面封裝用組成物或封裝片較佳為使用
光元件的顯示器(特別是有機EL顯示器)的面封裝材;即,用作有機EL元件面封裝用組成物或有機EL元件面封裝用片。就自頂部發光型的有機EL顯示器中的光取出性的觀點而言,對該面封裝材要求透明性。另外,有機EL元件容易因水分而劣化,故對該面封裝材特別要求透濕度低。
本發明的光元件面封裝用組成物的硬化物的透濕度較佳為60(g/m2.24 h)以下,更佳為30(g/m2.24 h)以下。透濕度可藉由以下方式求出:依照日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)Z0208,於60℃、90%RH的條件對100 μm的光元件面封裝用組成物的硬化物進行測定。
另外,本發明的光元件面封裝用組成物的硬化物與被封裝材的黏接力較佳為100 gf/15 mm以上。
硬化物與被封裝材的黏接力是利用以下方法測定。於將鋁箔與聚對苯二甲酸乙二酯貼合而成的膜(產品名:阿爾帕(Alpet))的鋁箔側,藉由塗佈、乾燥而形成光元件面封裝用組成物(厚度為約15 μm)。進而,於玻璃基板(JIS R3202基準玻璃,100 mm×25 mm×2 mm)上,使用輥層壓機(MCM公司製造,MRK-650Y型),於速度為0.3 m/min、氣缸加壓壓力為0.2 MPa、輥溫度為90℃左右的加熱條件下,熱壓接光元件面封裝用組成物的表面。將該積層體於烘箱中於80℃下加熱30分鐘,使光元件面封裝用組成物硬化。其後,將積層體切斷為寬15 mm,利用剝離試驗機(裝置名:斯托羅格拉芙(STOROGRAPH)E-S,速度範
圍(range)為50 mm/min)來測定玻璃基板與光元件面封裝用組成物的90度剝離強度。於本發明中,將該90度剝離強度作為上述黏接力。
另外,就維持黏接力的觀點而言,本發明的光元件面封裝用組成物的硬化物的Tg較佳為40℃以上。若Tg過低,則可能與基板的黏接力降低,水蒸汽阻障性降低。硬化物的Tg是使用TMA(精工儀器(Seiko Instruments)公司製造的TMA/SS6000),於升溫速度為5℃/min的條件下測定線膨脹係數,根據其拐點來求出。
另外,本發明的光元件面封裝用組成物的溶劑相對於組成物所有成分的含量較佳為50000質量ppm以下,較佳為30000質量ppm以下。若光元件面封裝用組成物中的溶劑含量多,則可能溶劑對被封裝材造成影響。光元件面封裝用組成物中的溶劑量例如可使用IR吸收光譜測定裝置(日本分光公司製造FT/IR-4100)來測定。以含有甲基乙基酮(MEK)作為溶劑的情形為例,對溶劑量的測定方法加以說明。
準備預先利用氣相層析法/質譜分析法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)對溶劑量進行定量的標準樣品(光元件面封裝用組成物),對該標準樣品進行IR吸收光譜測定。根據標準樣品的IR吸收光譜,算出MEK的C=O吸收峰值(約1710 cm-1)相對於環氧樹脂的C=C吸收峰值(約1609 cm-1)之強度比。繼而,對測定樣品(光元件面封裝用組成物)進
行IR吸收光譜測定,算出MEK的C=O吸收峰值(約1710 cm-1)相對於環氧樹脂的C=C吸收峰值(約1609 cm-1)之強度比。求出測定樣品的峰值強度比相對於標準樣品的峰值強度比之比例,算出測定樣品中所含的溶劑量。
4.顯示器
顯示器例如含有:配置了有機EL元件等光元件的基板(顯示基板);與顯示基板成對的對向基板;以及存在於顯示基板與對向基板之間,對上述有機EL元件等的光元件進行封裝的面封裝材。如上所述,將於例如有機EL元件等光元件與封裝基板之間形成的空間的至少一部分中填充有面封裝材者稱為面封裝型的顯示器。
以下,作為顯示器的一例,對將本發明的光元件面封裝用組成物用於有機EL顯示器中的有機EL元件的封裝的情形加以說明,但本發明的顯示器不限定於有機EL顯示器。另外,對將本發明的光元件面封裝用組成物用於頂部發光結構的有機EL元件的封裝的情形加以說明,但本發明的顯示器不限定於頂部發光結構者。另外,本發明的顯示器不僅包含電腦等的輸出裝置,亦包含照明等的發光裝置。
圖2為示意性地表示頂部發光結構且面封裝型的有機EL顯示器的剖面圖。如圖2所示,有機EL顯示器20依序積層有顯示基板22、有機EL元件24及對向基板(透明基板)26,於有機EL元件24的周圍與對向基板(透明基板)26之間填充有面封
裝材28。本發明的有機EL顯示器中,圖2中的面封裝材28可成為上述本發明的光元件面封裝用組成物的硬化物或熱壓接物。
有機EL元件24自顯示基板22側積層有陰極反射電極層30(包含鋁或銀等)、有機EL層32及陽極透明電極層34(包含氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)或氧化銦鋅(Irdium Zinc Oxide,IZO)等)。陰極反射電極層30、有機EL層32及陽極透明電極層34亦可藉由真空蒸鍍或濺鍍等而成膜。
繼而,對有機EL顯示器中所用的基板加以說明。後述基板(H)、基板(L)分別可成為上述顯示基板或對向基板,但均是用於本發明的有機EL顯示器的基板。具體而言,以基板(H)為顯示基板且基板(L)為對向基板的組合、或基板(H)為對向基板且基板(L)為顯示基板的組合來構成本發明的有機EL顯示器。
基板(H)
基板(H)為可於其表面配置有機EL元件的構件。基板(H)可為透明亦可為非透明,但通過基板(H)讓來自有機發光層的光透出時為透明。
基板(H)的線膨脹係數大於基板(L)的線膨脹係數,具體而言,亦可較基板(L)的線膨脹係數大5×10-6 cm/cm/℃以上。
基板(H)的線膨脹係數可為20×10-6 cm/cm/℃~200×10-6 cm/cm/℃,較佳可為20×10-6 cm/cm/℃~180×10-6 cm/cm/℃。基板(H)的線膨脹係數的測定是依據美國材料試驗協
會(American Society for Testing and Materials,ASTM)E-831例如藉由熱機械分析(Thermomechanical analysis,TMA)法來測定。基板(H)的線膨脹係數是設定為25℃~100℃的範圍內的線膨脹係數的平均值。
基板(H)的厚度較佳為5 μm~300 μm。另外,基板(H)的拉伸模量較佳為10 MPa~500 MPa。
基板(H)的具體材質並無特別限定,較佳為含有鋁的金屬(較佳為鋁)或樹脂;較佳樹脂的例子中包含選自由酯(共)聚合物、環狀烯烴(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物、聚碳酸酯所組成的組群中的一種以上的聚合物。
所謂本發明中的(共)聚合物,是指均聚物與共聚物兩者。具體而言,4-甲基-1-戊烯(共)聚合物包含4-甲基-1-戊烯的均聚物即聚4-甲基-1-戊烯、及4-甲基-1-戊烯與可共聚合的化合物例如與α-烯烴的共聚物(共聚物)兩者。另外,環狀烯烴(共)聚合物包含僅環狀烯烴的聚合物(均聚物)、及環狀烯烴與可和環狀烯烴共聚合的聚合性化合物的共聚物(共聚物)兩者。
另外,為了提高基板(H)的水蒸汽阻障性或黏接力,亦可將包含SiO2等無機材料的膜積層於基板(H)上。
基板(L)
於有機EL顯示器中,基板(L)為積層於面封裝材上的基板。基板(L)的線膨脹係數低於基板(H)的線膨脹係數,更具體而言,亦可較基板(H)的線膨脹係數低5×10-6 cm/cm/℃以
上。基板(L)的線膨脹係數較佳為在1×10-6 cm/cm/℃~100×10-6 cm/cm/℃的範圍內,更佳為在5×10-6 cm/cm/℃~10×10-6 cm/cm/℃的範圍內。
基板(L)的具體材質並無特別限定,為玻璃、矽等無機材料;或酯共聚物(PET、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)、聚對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate,PBT)等)、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚醯胺等樹脂,較佳為玻璃、矽等無機材料。
就有機EL顯示器的薄化或耐久性的觀點而言,基板(L)的厚度較佳為0.1 mm~1 mm。
5.顯示器的製造方法
將本發明的光元件面封裝用組成物(於用於有機EL元件中的情形時,亦稱為有機EL元件面封裝用組成物)的硬化物或上述組成物自身作為面封裝材的顯示器可利用任意方法來製造。使用光元件的顯示器至少可經由以下步驟製造:1)獲得積層體的步驟,上述積層體依序含有配置有例如有機EL元件等光元件的基板、積層於上述光元件上的包含本發明的光元件面封裝用組成物的層、及其他基板;以及2)將積層體於例如50℃~110℃下加熱的步驟。
於本發明的顯示器的製造方法中,本發明的光元件面封裝用組成物的形態並無特別限制,可為液狀亦可為片狀。另外,本發明的光元件面封裝用組成物可具有熱硬化性,亦可不具有熱
硬化性。
以下,對使用具有熱硬化性的本發明的光元件面封裝用組成物來製造有機EL顯示器的情形加以說明。
具體而言,可經由以下步驟來製造:1)獲得配置有作為光元件之一的有機EL元件24的顯示基板22、本發明的光元件面封裝用組成物及對向基板(透明基板)26的積層體的步驟;2A)使所得的積層體的上述片狀的光元件面封裝用組成物熱壓接的步驟;以及2B)使經熱壓接的上述片狀的光元件面封裝用組成物硬化的步驟。2A)與2B)的步驟視需要亦可於一個步驟中同時進行。各步驟只要依據公知的方法來進行即可。
於1)步驟中,可於配置有有機EL元件24的顯示基板22上載置(或轉印)片狀的光元件面封裝用組成物後;於該組成物上重疊成對的對向基板(透明基板)26而獲得積層體((i)方法)。
於該情形時,可將具有保護膜的本發明的封裝片的保護膜剝離,將露出的包含上述光元件面封裝用組成物的層載置於有機EL元件24上後,剝離基材膜後轉印;亦可藉由輥層壓機等將不具有保護膜的片狀的光元件面封裝用組成物直接載置於有機EL元件24上。
或者,亦可預先於對向基板26上先準備配置有包含本發明的光元件面封裝用組成物的層者;貼合於形成了有機EL元件24的顯示基板22上而獲得積層體((ii)方法)。該方法例如於不
剝取光元件面封裝用組成物的基材膜而直接組入至有機EL顯示器中的情形時有效。
於2A)步驟中,使用真空層壓機裝置例如於50℃~110℃下使片狀的光元件面封裝用組成物熱壓接,藉此進行片狀的光元件面封裝用組成物與有機EL元件24的熱壓接、及片狀的光元件面封裝用組成物與顯示基板22或對向基板26的熱壓接。此時,較佳為將有機EL元件側預先加熱至50℃~110℃,將有機EL元件24與光元件面封裝用組成物貼合。
於2B)步驟中,大多情況下於例如80℃~100℃的硬化溫度下使片狀的光元件面封裝用組成物完全硬化。加熱硬化較佳為於80℃~100℃的溫度下進行0.1小時~2小時左右。再者,將加熱硬化時的溫度設定為110℃以下的原因在於不對有機EL元件24造成損傷。
關於本發明的顯示器的翹曲的抑制
本發明的顯示器儘管基板(H)與基板(L)的線膨脹係數之差大,但仍抑制因使具有熱硬化性的面封裝用組成物熱硬化、或使不具有熱硬化性的面封裝用組成物熱壓接而形成面封裝材所產生的顯示器的翹曲。
參照圖3A~圖3C來說明該翹曲抑制機制。圖3A為表示顯示器的製造製程中的含有基板(H)、包含具有熱硬化性的面封裝用組成物的層302及基板(L)的熱硬化前的積層體的圖。再者,圖3A~圖3C中,省略例如有機EL元件等光元件。
於圖3A中,示出如上述般將基板(H)、包含面封裝用組成物的層302及基板(L)積層而成的積層體。將包含面封裝用組成物的層的厚度設定為D1。另外,將積層體的寬度設定為L1。
圖3B為表示將圖3A所示的積層體加熱而使包含面封裝用組成物的層302硬化的狀態的圖。由於基板(H)的膨脹率大,故加熱過程中基板(H)膨脹,其寬度成為L2。另一方面,由於基板(L)的膨脹率低,故於加熱過程中基板(L)不易膨脹,其寬度L1'與L1相比較幾乎未變化。另外,包含熱硬化性樹脂組成物的層的厚度成為D2(D2<D1),熱硬化性樹脂組成物層的側面的長度成為D3(D1<D3)。
圖3C為表示將圖3B中經加熱的現有的積層體冷卻的狀態的圖。現有的面封裝用組成物的硬化物306通常於面封裝的溫度下的儲藏彈性模量高,故設法維持其形狀。因此,使基板(H)的中央部成為凹部而於積層體中產生翹曲。如此,現有的顯示器,特別是有機EL顯示器中有時產生翹曲。
相對於此,本發明中,使用自40℃起以5℃/min.升溫至80℃後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103 Pa~2.0×106 Pa的光元件面封裝用組成物。如此,本發明的面封裝用組成物的硬化物於面封裝的溫度下的儲藏彈性模量降低。即,於對有機EL元件進行面封裝的溫度下,可對組成物的硬化物(面封裝材)賦予一定的柔軟性,故可適當地緩和於線膨脹係數大的基板(H)與線膨脹係數小的基板(L)之間
產生的應力。藉此,可防止所得的顯示器因上述機制而翹曲的情況。
實施例
以下,參照實施例及比較例對本發明加以進一步說明。本發明的技術範圍不受該些例的限定性解釋。
1.面封裝用組成物的材料
首先,示出實施例及比較例中使用的各成分。再者,(A)成分的重量平均分子量是記載藉由上述方法測定的實測值。另外,實施例中,使用片狀的光元件面封裝用組成物,但本發明的組成物不限定於片狀,亦可為液狀。
用作原料的環氧樹脂的儲藏彈性模量G'E(80)為利用以下方法製作的硬化物的利用後述(3)儲藏彈性模量中記載的方法所測定的儲藏彈性模量G'E(80)。
(儲藏彈性模量G'E(80)的測定方法)
1)將作為原料的環氧樹脂70重量份、酸酐(理化西德(Rikacid)MH700G(主成分:甲基六氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造))30重量份、硬化促進劑(IBMI12(1-異丁基-2-甲基咪唑,三菱化學公司製造))1重量份及硬化促進劑(2E4MZ(1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑),四國化成製造)1重量份混合,製備清漆。
2)另一方面,製作玻璃板/脫模膜/隔片(500 μm厚)/脫模膜/玻璃板隔片的積層體。繼而,以形成1.5 cm×1.5 cm的正方形的凹部的方式將所得的積層體的中央部挖穿,獲得硬化用的器具。
3)於所得的器具的凹部中封入上述1)所製備的清漆,利用玻璃板的自身重量將清漆的厚度調整為500 μm。將封入有清漆的器具於80℃下加熱1小時~3小時而使其硬化,直至對脫模膜的黏性消失為止。
4)利用後述「(3)儲藏彈性模量方法」中記載的方法對所得的可撓性環氧樹脂組成物的硬化物的80℃下的儲藏彈性模量G'E(80)進行測定。
(A)可撓性環氧樹脂
EG-250(大阪瓦斯化學公司製造):環氧當量為417 g/eq,黏度為36500 mPa.s,儲藏彈性模量G'E(80)為3.4×105 Pa,含有芴骨架的環氧樹脂
EG-280(大阪瓦斯化學公司製造):環氧當量為467 g/eq,黏度為7440 mPa.s,儲藏彈性模量G'E(80)為1.2×105 Pa,含有芴骨架的環氧樹脂
BPO-20E(新日本理化公司製造):雙酚A雙(三乙二醇縮水甘油醚)醚,分子量為457,環氧當量為310 g/eq~340 g/eq,黏度為3500 mPa.s~5500 mPa.s,儲藏彈性模量G'E(80)為2.8×104 Pa
(上述式的nd1及nd2為0以上的整數且合計為2)
BPO-60E(新日本理化公司製造):雙酚A雙(丙二醇縮水甘油醚)醚,分子量為541,環氧當量為345 g/eq~385 g/eq,黏度為800 mPa.s~1600 mPa.s,儲藏彈性模量G'E(80)為5.4×104 Pa
(上述式的nd3及nd4為0以上的整數且合計為6)
(B)硬化促進劑
IBMI12(1-異丁基-2-甲基咪唑)(三菱化學公司製造)
(C)高分子量的環氧樹脂
<雙酚F型環氧樹脂>
jER4010(三菱化學公司製造):重量平均分子量為39102,環氧當量為4400 g/eq
jER4005(三菱化學公司製造):重量平均分子量為7582,環氧當量為1070 g/eq
jER4007(三菱化學公司製造):環氧當量為2270 g/eq
(D)低分子量的環氧樹脂
<雙酚F型環氧樹脂>
YL983U(三菱化學公司製造):重量平均分子量為398,環氧
當量為170g/eq,儲藏彈性模量G'E(80)為2.2×106Pa
jER807(三菱化學公司製造):重量平均分子量為229,環氧當量為175g/eq,儲藏彈性模量G'E(80)為2.1×106Pa
(E)矽烷偶合劑
KBM-403(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷,分子量為236)(信越化學工業公司製造)
(F)溶劑
甲基乙基酮
[實施例1]
於燒瓶中投入作為(A)可撓性環氧樹脂的0.3質量份的EG-280、作為(C)高分子量環氧樹脂的0.6質量份的jER4010及作為(D)低分子量環氧樹脂的0.1質量份的jER807,於其中添加作為(F)溶劑的0.67質量份的甲基乙基酮,於室溫下攪拌溶解。於該溶液中添加作為(B)硬化劑的0.06質量份的IBMI12及作為(E)矽烷偶合劑的0.001質量份的KBM-403,於室溫下攪拌,製備環氧樹脂組成物的清漆。
使用塗佈機,將所製備的清漆以乾燥厚度成為約20μm的方式塗佈於經脫模處理的PET膜(帝人杜邦膜公司製造,普雷克斯(Purex)A53,38μm)上,於真空下於40℃下乾燥2小時,獲得於室溫(約25℃)下為固體的光元件面封裝用組成物。再者,上述組成物的溶劑殘量為212ppm。進而,於光元件面封裝用組成物上熱壓接作為保護膜的經脫模處理的PET膜(帝人杜邦膜公司
製造,普雷克斯(Purex)A31),獲得光元件面封裝片。再者,將保護膜適當剝離,使光元件面封裝用組成物表面露出而使用。
[實施例2~實施例7、比較例1~比較例2]
除了設定為如1所示般的組成比率(質量比)以外,與實施例1同樣地製備環氧樹脂組成物的清漆,獲得光元件面封裝片。
[實施例8]
將熱塑性彈性體(塔福馬(Tafmer)A4085,三井化學股份有限公司製造)於220℃下熔融,自T模擠出而成形,獲得厚度為400μm的片。繼而,於所得的片的兩面上於65℃下熱壓接比較例1的片狀的光元件面封裝用組成物(厚度為40μm),獲得光元件面封裝用組成物的積層片(總厚度為480μm)。利用後述(3)儲藏彈性模量中記載的測定方法對所得的積層片測定儲藏彈性模量G'(80),結果為1.0×105Pa.s。另外,利用後述(4)翹曲評價的方法來評價翹曲量,結果為1.6mm。
利用以下方法來評價實施例1~實施例7及比較例1~比較例2中所得的光元件面封裝用組成物的MEK殘存量、熔融點、硬化物的Tg、硬化物的儲藏彈性模量及面板(panel)的翹曲。將結果示於表1中。
(1)熔融點
利用敷料器(applicator)將上述清漆以乾燥後的厚度成為約15μm的方式塗佈於基材膜(帝人杜邦膜股份有限公司製造,
商品名:A53,厚度:38 μm)上。將所得的膜於惰性烘箱(inert oven)(30℃)中保持10分鐘,繼而於真空烘箱(40℃)中保持2小時,將清漆塗佈膜中的MEK乾燥去除,獲得形成有包含光元件面封裝用組成物的層的封裝片。
將乾燥後的封裝片以長度約40 mm、寬度約5 mm的短條狀切出,作為短條狀試片。繼而,於在熱板上經加熱的玻璃板上,以短條狀試片的包含光元件面封裝用組成物的層密接的方式配置,抓捏短條狀試片的長度方向的一端,自玻璃板的表面起朝180℃方向緩緩剝離,評價黏著剝離性。一面自熱板的設定溫度35℃開始以1℃為單位提高設定溫度,一面進行上述操作直至達到70℃(可確認熔融點的溫度)為止。每將設定溫度提高1℃時,使用新的短條狀試片。而且,將剝離時的光元件面封裝用組成物層的黏著剝離性達到最大的溫度作為熔融點。
(2)Tg
以2片玻璃板夾持以既定尺寸切出的片狀的光元件面封裝用組成物(厚度為12 μm)後,於100℃下熱硬化30分鐘而黏接。繼而,剝離玻璃板,取出片狀的光元件面封裝用組成物的硬化物,使用TMA(精工儀器(Seiko Instruments)公司製造的TMA/SS6000)以升溫速度為5℃/min的條件來測定線膨脹係數,根據其拐點而求出Tg。
(3)儲藏彈性模量
於配置於經設定為60℃的熱板上的PET膜上,積層多
個片狀的光元件面封裝用組成物後,進行熱壓接,獲得膜厚為300 μm~500 μm的片狀的光元件面封裝用組成物。對所得的片狀的光元件面封裝用組成物使用哈克(Haake)公司製造的流變儀(RS150型),於測定頻率為1Hz、升溫速度為5℃/min、測定溫度範圍為40℃~80℃的條件下進行測定,獲得80℃下的儲藏彈性模量G'(80)的值。
(4)積層體的翹曲
將玻璃基板(松波(Matsunami)製造的蓋玻璃,50 mm×70 mm,厚度No.1(150 μm))作為基板(L)。將美麗奈(Melinex)S(帝人杜邦股份有限公司製造PET,100 μm)作為基板(H)。作為基板(L)的玻璃基材的線膨脹係數為8.5×10-6 cm/cm/℃。
獲得將基板(L)(玻璃基材,厚度為150 μm)/包含光元件面封裝用組成物的層(厚度為40 μm)/基板(H)(帝人杜邦股份有限公司製造,商品名美麗奈(Melinex)S,厚度為100 μm)依序積層而成的積層體。
測定所得的積層體的厚度T1後,將積層體於80℃下加熱3小時,使光元件面封裝用組成物熱硬化。其後,將積層體冷卻至25℃為止,於水平的板上載置積層體。以膠帶將50 mm寬的玻璃邊的一端固定於水平的板上,測定50 mm寬的玻璃邊的另一端的2個角與板的上表面的距離,求出平均值T2。繼而,由T2減去T1而算出翹曲量T3。
如表1所示,得知實施例1~實施例7的面封裝用組成物由於硬化物的儲藏彈性模量G'(80)為一定以下,故所得的積層體的翹曲少。另一方面得知,比較例1及比較例2的面封裝用組成物由於硬化物的儲藏彈性模量G'(80)過高,故所得的積層體的翹曲大。
本申請案主張基於2012年2月24日提出申請的日本專利申請案2012-038838的優先權。將該申請案說明書及圖式所記載的內容全部引用於本申請案說明書中。
本發明的顯示器由於翹曲量得到抑制,故例如減輕有機EL元件等光元件的破壞,亦可實現顯示器的進一步的薄膜化。
10‧‧‧有機EL元件面封裝片
12‧‧‧基材膜
16‧‧‧包含光元件面封裝用組成物的層
18‧‧‧保護膜
Claims (14)
- 一種光元件面封裝用組成物,其含有(A)一分子以內具有2個以上的環氧基的可撓性環氧樹脂、及(B)硬化促進劑,上述(A)成分為選自由脂肪族系環氧樹脂、硫醇系環氧樹脂、丁二烯系環氧樹脂、多元醇改質環氧樹脂、ε-己內酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂、二聚酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、胺改質環氧樹脂所組成的組群中的至少一種樹脂,自40℃起以5℃/min.升溫至80℃為止後,於80℃下保持30分鐘而測定的80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103Pa~2.0×106Pa。
- 如申請專利範圍第1項所述的光元件面封裝用組成物,其中相對於上述組成物總體100重量份,含有10重量份~70重量份的上述(A)成分。
- 如申請專利範圍第1項所述的光元件面封裝用組成物,其用於有機電致發光(Electroluminescence,EL)元件的面封裝。
- 一種光元件面封裝用片,其含有包含如申請專利範圍第1項所述的光元件面封裝用組成物的層。
- 如申請專利範圍第4項所述的光元件面封裝用片,其用於有機EL元件的面封裝。
- 一種顯示器,其依序含有基板(H)、於80℃下的儲藏彈性模量G'(80)為1.0×103Pa~2.0×106Pa的面封裝材及基板(L),且於上述基板(H)或上述基板(L)上配置有光元件,並且 上述面封裝材為如申請專利範圍第1項所述的光元件面封裝用組成物的硬化物,上述基板(L)的線膨脹係數小於上述基板(H)的線膨脹係數,且上述基板(H)的線膨脹係數與上述基板(L)的線膨脹係數之差為5×10-6cm/cm/℃以上。
- 如申請專利範圍第6項所述的顯示器,其中上述基板(H)的線膨脹係數為20×10-6cm/cm/℃~200×10-6cm/cm/℃。
- 如申請專利範圍第6項所述的顯示器,其中上述基板(H)為含有鋁的金屬板,或含有選自由酯(共)聚合物、環狀烯烴(共)聚合物、4-甲基-1-戊烯(共)聚合物、丙烯酸系(共)聚合物及聚碳酸酯所組成的組群中的一種以上的樹脂板。
- 如申請專利範圍第6項所述的顯示器,其中上述基板(L)的線膨脹係數為1×10-6cm/cm/℃~100×10-6cm/cm/℃。
- 如申請專利範圍第6項所述的顯示器,其中上述基板(L)為含有玻璃或矽的無機基板,或含有選自由酯(共)聚合物、聚醯亞胺、聚碳酸酯及聚醯胺所組成的組群中的一種以上的樹脂板。
- 如申請專利範圍第6項所述的顯示器,其中上述光元件為有機EL元件。
- 一種顯示器的製造方法,其包括以下步驟:獲得積層體的步驟,上述積層體依序具有配置有光元件的基板(H)、積層於上述光元件上且包含如申請專利範圍第1項所述的光元件面封裝用組成物的層、及基板(L);以及 將上述積層體於50℃~110℃下加熱的步驟。
- 如申請專利範圍第12項所述的顯示器的製造方法,其中上述基板(L)的線膨脹係數小於上述基板(H)的線膨脹係數,且上述基板(H)的線膨脹係數與上述基板(L)的線膨脹係數之差為5×10-6cm/cm/℃以上。
- 如申請專利範圍第12項所述的顯示器的製造方法,其中上述光元件為有機EL元件。
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