JPWO2017159589A1 - 有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、有機エレクトロニクスデバイスに、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材を接着一体化させる有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法であって、工程[1]:前記有機エレクトロニクスデバイスとシート状の封止材を重ねて積層物を得る工程、工程[2]:得られた積層物を樹脂製の袋内部に収容し、前記の袋内を脱気した後、前記積層物を収容した袋を密封する工程、及び、工程[3]:前記の密封した袋を、0.1MPa以上の加圧下に置くことで、積層物を接着一体化する工程、を有する有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法である。本発明によれば、優れた封止性能を有する樹脂からなる封止材を用いて、有機EL素子や有機半導体素子等の有機機能素子を備える有機エレクトロニクスデバイスを、工業的に有利に封止することを可能とする有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法が提供される。

Description

本発明は、有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」ということがある。)、及び有機半導体素子等の素子を備える有機エレクトロニクスデバイスには、封止用の部材が設けられることがある。かかる封止用の部材を、デバイスの内部の有機機能素子を封止するような態様で設けることにより、有機機能素子が水蒸気及び酸素により劣化することを防ぐことができ、ひいてはデバイスの性能の低下を防ぐことができる。
かかる封止用の部材としては、スチレン・ジエン系エラストマーを含む柔軟な封止材(特許文献1)、水酸基を有するエポキシ系封止材(特許文献2)等の材料が知られている。かかる封止材を用いることにより、有機機能素子を封止し、且つ、デバイスの凹凸をカバーし、デバイスの強度を高めることができる。
しかしながら、上記の封止材には、基材との接着性が劣るために基材との界面からの水分の侵入防止が不十分であったり、極性基を有することにより水分バリアー性が不十分であったりして、外部から侵入する水分による有機機能素子の劣化を防止する機能が不十分であるという問題がある。
従来の封止用の部材の問題を解決する材料として、特許文献3には、アルコキシシリル基を有する特定のブロック共重合体水素化物からなる有機機能素子の封止材が開示されている。この封止材は、基材との接着性に優れ、水分バリアー性にも優れるため、有機エレクトロニクスデバイスの封止用に使用された場合、有機機能素子が良好に封止され、耐久性にも優れた性能を有する有機エレクトロニクスデバイス封止体が提供される。
特開2005−129520号公報(US2008/220245 A1) 特開2006−183002号公報 WO2014/091941号(US2015/0307758 A1)
本発明の目的は、有機機能素子の、優れた封止性能を有する樹脂からなる封止材を用いて、有機EL素子や有機半導体素子等の有機機能素子を備える有機エレクトロニクスデバイスを、工業的に有利に封止することを可能とする有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上述の課題を解決するべく鋭意検討した。その結果、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材と有機エレクトロニクスデバイスを重ねて、オートクレーブ内で加熱加圧することにより、形状への追従性と、封止材とデバイスの基材との強固な接着性が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、下記(1)〜(5)の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法が提供される。
(1)有機エレクトロニクスデバイスに、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材を接着一体化させる有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法であって、
工程[1]:前記有機エレクトロニクスデバイスとシート状の封止材を重ねて積層物を得る工程、
工程[2]:得られた積層物を樹脂製の袋内部に収容し、前記の袋内を脱気した後、前記の積層物を収容した袋を密封する工程、及び、
工程[3]:前記の密封した袋を、0.1MPa以上の加圧下に置くことで、積層物を接着一体化する工程、
を有することを特徴とする有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
(2)有機エレクトロニクスデバイスが、有機EL素子を備える有機エレクトロニクスデバイスであることを特徴とする(1)に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
(3)アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂が、
芳香族ビニル化合物を主成分とする重合体ブロックと、鎖状共役ジエン化合物を主成分とする重合体ブロックとからなる、ブロック共重合体を水素化したブロック共重合体水素化物(i)及びポリオレフィン系樹脂(ii)
から選ばれる少なくとも1種の炭化水素系樹脂に、アルコキシシリル基が導入されてなる変性炭化水素系軟質樹脂であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
(4)前記ブロック共重合体水素化物(i)が、
芳香族ビニル化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも2つの重合体ブロック(A)と、鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも1つの重合体ブロック(B)とからなるブロック共重合体(C)であって、全重合体ブロック(A)のブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwAとし、全重合体ブロック(B)のブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比wA:wBが20:80〜60:40であるブロック共重合体(C)の、主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合及び芳香環の炭素−炭素不飽和結合の90%以上を水素化したブロック共重合体水素化物(ia)であることを特徴とする(3)に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
(5)前記樹脂製の袋が、ポリプロピレンからなる層を少なくとも一層有する、単層又は多層のシートから構成されたものであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
本発明によれば、有機EL素子や有機半導体素子等の有機機能素子を備える有機エレクトロニクスデバイスを、工業的に有利に封止することを可能とする有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法が提供される。
本発明の方法によれば、曲面形状をした有機エレクトロニクスデバイスであっても容易に封止することができる。
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法は、有機機能素子の優れた封止性能を有する樹脂からなる封止材を用いた、耐久性に優れた有機エレクトロニクスデバイス封止体の工業的な製造方法として有用である。
また、本発明の製造方法によって製造された有機エレクトロニクスデバイス封止体は耐久性に優れる。
有機EL素子等の構成要素を含む、有機エレクトロニクスデバイスを構成する組立体を概略的に示す斜視図である。 図1に示す組立体及び封止材層からなる樹脂封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体の例を概略的に示す縦断面図である。 封止材により封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体の別の例を概略的に示す縦断面図である。 封止材により封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体のさらに別の例を概略的に示す縦断面図である。 封止材により封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体のさらに別の例を概略的に示す縦断面図である。 有機半導体等の構成要素を含む、封止材により封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体のさらに別の例を概略的に示す縦断面図である。
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法は、有機エレクトロニクスデバイスに、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材を接着一体化させる有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法であって、以下の工程[1]〜[3]を有することを特徴とする。
工程[1]:有機エレクトロニクスデバイスとシート状の封止材を重ねて積層物を得る工程
工程[2]:得られた積層物を樹脂製の袋内部に収容し、前記の袋内を脱気した後、前記の積層物を収容した袋を密封する工程
工程[3]:前記の密封した袋を、0.1MPa以上の加圧下に置くことで、積層物を接着一体化する工程
以下、本発明を、1.有機エレクトロニクスデバイス、2.封止材、3.工程[1]、4.工程[2]、及び、5.工程[3]に項分けして、詳細に説明する。
1.有機エレクトロニクスデバイス
本発明で使用する有機エレクトロニクスデバイスは、デバイスの機能を発現する有機機能素子として、有機EL素子、有機半導体素子等の有機機能素子、及び、封止能を有する基板を有する。
本発明の製造方法によれば、かかる基板と封止材とで、有機機能素子を封止した形態を有する有機エレクトロニクスデバイスが得られる。
有機機能素子として有機EL素子を有する有機エレクトロニクスデバイスを例に挙げて、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の製造方法で使用する有機EL素子等の構成要素を含む、有機エレクトロニクスデバイスを構成する組立体を概略的に示す斜視図である。
図1において、組立体100は、基板101、基板101の上面101Uに細長い帯状に多数形成された第1の電極層102、第1の電極層102の周辺に形成されたエッジカバー層103、第1の電極層102上に設けられた発光層104、及び発光層104上に設けられた第2の電極層105を有する。
第1の電極層102、発光層104、及び第2の電極層105は、発光素子を構成し、第1及び第2の電極層に通電することにより発光層を発光させることができる。
組立体100を構成する要素の材料、厚み、及び製造方法については、特に限定されず既知のものを採用することができる。
例えば、基板の材料の例としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、脂環式オレフィンポリマー、等の柔軟性のある透明プラスチックからなるフレキシブル基板;石英、ソーダガラス、無機アルカリガラス、等のガラス基板;等を挙げることができる。
発光層としては、特に限定されず既知のものを適宜選択することができるが、光源としての用途に適合すべく、一種の層単独又は複数種類の層の組み合わせにより、所望のピーク波長を含む光を発光するものとすることができる。
第1及び第2の電極層を構成する材料は特に限定されず、有機EL素子の電極として用いられる既知の材料を適宜選択することができる。第1及び第2の電極層は、どちらか一方を陽極とし、他方を陰極とすることができる。第1の電極層及び第2の電極層の一方を透明電極、他方を反射電極とすることにより、透明電極側からの出光を達成することができる。
また、第1の電極層及び第2の電極層の両方を透明電極とすることもできる。透明電極の材料の例としては、金属薄膜、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム−酸化亜鉛)、SnO、ZnO−Al、ZnO−Ga等を挙げることができる。
反射電極層の材料の例としては、Ag、Al等を挙げることができる。
第1の電極層及び第2の電極層の間には、発光層に加えてホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ガスバリア層、等の任意の層をさらに有することもできる。これらの層も発光素子の構成要素となりうる。
発光素子の具体的な層構成の例としては、
陽極/正孔輸送層/発光層/陰極の構成、
陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極の構成、
陽極/正孔注入層/発光層/陰極の構成、
陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極の構成、
陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/等電位面形成層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極の構成、
陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/電荷発生層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極の構成、
等が挙げられる。
本発明の製造方法で使用する有機エレクトロニクスデバイスにおける発光素子は、一層以上の発光層を陽極と陰極との間に有するものとすることができる。また、発光層として、複数の発光色が異なる層の積層体や、あるいはある色素の層に異なる色素がドーピングされた混合層を有するものであってもよい。
発光層を構成する材料の例としては、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリフルオレン系、及び、ポリビニルカルバゾール系の材料を挙げることができる。
正孔注入層及び正孔輸送層の材料の例としては、フタロシアニン系、アリールアミン系、及びポリチオフェン系の材料を挙げることができる。
電子注入層及び電子輸送層の材料の例としては、アルミ錯体及びフッ化リチウムを挙げることができる。
等電位面形成層及び電荷発生層の材料の例としては、ITO、IZO、SnO等の透明電極や、Ag、Al等の金属薄膜を挙げることができる。
第1の電極層、発光層、第2の電極層及びそれ以外の発光素子を構成する任意の層は、基板上にこれらを順次積層することにより設けることができる。これら各層の厚さは、10〜1000nmとすることができる。
組立体100はさらに、電極層へ通電するための配線等の任意の構成要素を有しうる。
図2は、本発明の製造方法によって製造される、当該組立体及び封止材層からなる樹脂封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体の例を概略的に示す縦断面図である。
図2において、有機エレクトロニクスデバイス封止体10は、組立体100と、組立体100の上面101U側に設けられた封止材層151とを含む。かかる構造を有することにより、発光層104が、基板101及び封止材層151により封止される。さらに、封止材層151が前記の本発明で使用するアルコキシシリル基を有する炭化水素系軟質樹脂からなる封止材であるため、水分バリアー性が優れる。その結果、良好な封止が達成され、デバイスの耐久性が高まる。さらに、封止材の軟質性能により、組立体100の凹凸がカバーされ、その結果デバイスの強度を高めることができる。
本発明においては、組立体100上に封止材層151を設ける方法として、有機機能素子を搭載した基板にシート状の封止材を重ね合わせ、オートクレーブ内で加圧して圧着する方法が採用される。
図3は、本発明の製造方法によって製造される、樹脂封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体の別の例を概略的に示す縦断面図である。
図3において、有機エレクトロニクスデバイス封止体20は、組立体100と、組立体100の上面101U側に設けられた仮封止層152と、仮封止層152上に設けられた封止材層151とを含む。
仮封止層152の材料の例としては、窒化ケイ素(SiN)、酸化ケイ素(SiO)、等の珪素を含む材料を挙げることができる。
仮封止層152の厚みは、0.2〜1μm程度である。
仮封止層152は、発光層104及び第2の電極層105と同様の減圧環境下の条件において、蒸着等の成膜方法により形成することができる。
発光層104、第2の電極層105、及び仮封止層152を減圧環境下において連続的に設けることにより、発光層の劣化を効果的に抑制することができる。また、これらを減圧環境下から取り出した後に封止材層151で封止することにより、デバイスの使用環境下に耐えうる封止体を得ることができる。
これにより、製造時における素子の劣化が少なく、且つその状態が使用環境下においても長期間維持されるデバイスを得ることができる。
図4は、本発明の製造方法によって製造される、樹脂封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体のさらに別の例を概略的に示す縦断面図である。
図4において、有機エレクトロニクスデバイス封止体30は、組立体100と、組立体100の上面101U側に設けられた仮封止層152と、仮封止層152上に設けられた吸着剤層153と、吸着剤層153上に設けられた封止材層151とを含む。
吸着剤層153の材料の例としては、有機アルミニウム錯体を挙げることができる。吸着剤層153の厚みは、0.1〜1μm程度である。
吸着剤層153を設けることにより、封止性をさらに強固なものとすることができる。例えば、封止材層151から僅かに放出されうるガス成分を吸着し、発光層104等の層の劣化をさらに防止することができる。
図5は、本発明の製造方法によって製造される、当該組立体、封止材層、及び保護層からなる樹脂封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体の例を概略的に示す縦断面図である。
図5において、有機エレクトロニクスデバイス封止体40は、組立体100と、組立体100の上面101U側に設けられた封止材層151、及びさらにその上面の保護層154を含む。かかる構造を有することにより、発光層104が、基板101及び封止材層151と保護層154により封止される。さらに、封止材層151が前記の本発明で使用するアルコキシシリル基を有する炭化水素系軟質樹脂からなる封止材であるため、水分バリアー性が優れる。
その結果、良好な封止が達成され、デバイスの耐久性が高まる。さらに、封止材の軟質性能により、組立体100の凹凸がカバーされ、その結果デバイスの強度を高めることができる。
有機機能素子として有機半導体を有する有機エレクトロニクスデバイス封止体の具体的な例を、図面を参照して説明する。
図6は、本発明の製造方法によって製造される、樹脂封止された有機半導体等の構成要素を含む有機エレクトロニクスデバイス封止体のさらに別の例を、概略的に示す縦断面図である。
図6において、有機エレクトロニクスデバイス封止体50は、組立体500、及び当該組立体500の上面に設けられた封止材層507を有する。組立体500は、基板501、基板501の上面に設けられたゲート電極502、基板501及びゲート電極502の上面に設けられたゲート電極絶縁層503、並びにゲート電極絶縁層503の上面に設けられた半導体層506、ソース電極504、及びドレイン電極505を有する。
有機エレクトロニクスデバイス封止体50を構成する要素の材料、厚み、及び製造方法については、特に限定されず既知のものを採用することができる。
基板501の材料としては、特に限定されず、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、脂環式オレフィンポリマー、等の柔軟性のあるプラスチックからなるフレキシブル基板;石英、ソーダガラス、無機アルカリガラス、等のガラス基板;シリコンウェハー、シリコンカーバイドウェハー、サファイアウェハー、化合物半導体ウェハー、等のウェハー基板;等を挙げることができる。
ゲート電極502は、導電性材料で形成しうる。導電性材料としては、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト、及び、カーボンペースト、リチウム、ベリリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。
また、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン(ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等)を導電材料として用いることもできる。これらの中でも、クロム及びモリブデンが好ましく、クロムがより好ましい。
ゲート電極502は、たとえば、上述した導電性材料を、スパッタリング法等により基板501上に形成し、次いで、エッチング処理を行なうことにより、基板501上に所定パターンで形成される。
ゲート電極絶縁層503の材料は、密封性、耐湿性、絶縁性及び耐薬品性を有するものが好ましい。具体的には、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン等の熱可塑性樹脂が例示できるが、封止材層507と同じ樹脂を使用することもできる。
半導体層506は、有機半導体で形成しうる。有機半導体としては、pチャネル型として、ペンタセン、ナフタセン、チオフェンオリゴマー、ペリレン、p−セキシフェニル、及びそれらの誘導体、ナフタレン、アントラセン、ルブレン及びそれらの誘導体、コロネン、及びその誘導体、金属含有/非含有フタロシアニン及びその誘導体等の低分子半導体;チオフェンやフルオレンをベースとしたポリアルキルチオフェン、ポリアルキルフルオレンやそれらの誘導体などの高分子半導体;等が挙げられる。
半導体層506は、たとえば、上述した有機半導体の層を、塗布法やCVD法等により、ゲート電極絶縁層503上に形成し、次いで、所定のパターン形状となるようにパターンニングすることにより、形成される。
ソース電極504及びドレイン電極505は、導電性材料で形成しうる。導電性材料としては、上述のゲート電極502と同様のものを用いることができる。ソース電極504及びドレイン電極505は、たとえば、上述した導電性材料の層を、スパッタリング法等により半導体層506上に形成し、次いで、エッチング処理を行なうことにより、半導体層506上に所定パターンで形成される。
図6において、有機半導体としての有機エレクトロニクスデバイス封止体50は、組立体500の上面501U側に設けられた封止材層507を含む。かかる構造を有することにより、半導体層506、ソース電極504、及びドレイン電極505が、ゲート電極絶縁層503及び封止材層507により封止される。さらに、封止材層507が前記の本発明で使用するアルコキシシリル基を有する炭化水素系軟質樹脂からなる封止材層であるため、水分バリアー性が優れる。その結果、良好な封止が達成され、デバイスの耐久性が高まる。さらに、封止材の軟質性能により、組立体500の凹凸がカバーされ、その結果デバイスの強度を高めることができる。
2.封止材
本発明で使用する封止材は、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材である。
アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂は、炭化水素系軟質樹脂に、有機過酸化物の存在下で、エチレン性不飽和シラン化合物を反応させることにより、アルコキシシリル基が導入されたものである。炭化水素系軟質樹脂にアルコキシシリル基を導入することにより、炭化水素系軟質樹脂にガラス基板やプラスチック基板に対する強固な接着性が付与される。
アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂は、動的粘弾性特性における貯蔵弾性率G’が、温度25℃で、通常1×10Pa以上1×10Pa以下、好ましくは1×10Pa以上5×10Pa以下の軟質樹脂である。貯蔵弾性率G’は公知の動的粘弾性測定装置、例えば、粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、ARES)を使用し、JIS K7244−2法(プラスチック−動的機械特性の試験方法−第2部:ねじり振子法)に準じて、角周波数:1rad/sの条件で、粘弾性特性を測定し、得られた測定値から、25℃における貯蔵弾性率の値を求めることができる。
上記範囲の貯蔵弾性率G’を有する柔軟な樹脂を封止材として用いることにより、素子の封止を達成し、且つ、デバイスの凹凸をカバーし、デバイスの強度を高めることができる。
(炭化水素系軟質樹脂)
本発明で使用する封止材の原料となる炭化水素系軟質樹脂は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を主成分とする重合体ブロック〔重合体ブロック(A)〕と、鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする重合体ブロック〔重合体ブロック(B)〕とからなる、ブロック共重合体〔ブロック共重合体(C)〕を水素化したブロック共重合体水素化物(i)、及び、ポリオレフィン系樹脂(ii)から選ばれる少なくとも1種の炭化水素系軟質樹脂である。
〔ブロック共重合体水素化物(i)〕
ブロック共重合体水素化物(i)は、ブロック共重合体(C)を水素化して得られる高分子である。
ブロック共重合体(C)中の重合体ブロック(A)の数は、通常3個以下、好ましくは2個であり、重合体ブロック(B)の数は、通常2個以下、好ましくは1個である。
ブロック共重合体(C)のブロックの形態は、鎖状型ブロックでもラジアル型ブロックでも良いが、鎖状型ブロックであるものが、機械的強度に優れ、好ましい。ブロック共重合体(C)の最も好ましい形態は、重合体ブロック(B)の両端に重合体ブロック(A)が結合した、(A)−(B)−(A)型のトリブロック共重合体である。
複数の重合体ブロック(A)同士は、互いに同一であっても、相異なっていても良い。また、重合体ブロック(B)が複数有る場合には、重合体ブロック(B)同士は、互いに同一であっても、相異なっていても良い。
ブロック共重合体(C)の分子量は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、通常30,000以上、好ましくは35,000以上、より好ましくは40,000以上で、通常150,000以下、好ましくは100,000以下、より好ましくは70,000以下である。また、通常30,000以上150,000以下、好ましくは35,000以上100,000以下、より好ましくは40,000以上70,000以下である。
ブロック共重合体(C)の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下である。Mw及びMw/Mnが上記範囲となるようにすると、封止性と機械的強度の良好な封止材が得られる。
ブロック共重合体(C)は、wAとwBとの比wA:wBが20:80〜60:40、好ましくは25:75〜55:45、より好ましくは30:70〜50:50のものである。比wA:wBがこの範囲にあれば良好な封止性と耐熱性を有する封止材が得られる。
ブロック共重合体(C)が有する重合体ブロック(A)は、芳香族ビニル化合物を主成分とするものであり、重合体ブロック(A)中の芳香族ビニル化合物由来の構造単位の含有量は、通常95重量%以上、好ましくは97重量%以上、より好ましくは99重量%以上である。重合体ブロック(A)は、芳香族ビニル化合物由来の構造単位以外の成分として、鎖状共役ジエン由来の構造単位及び/又はその他のビニル化合物由来の構造単位を含むことができる。
その含有量は通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。
重合体ブロック(A)中の芳香族ビニル化合物由来の構造単位が少なすぎると、封止材の耐熱性が低下するおそれがある。
芳香族ビニル化合物としては、具体的には、スチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレン、4−モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、4−モノフルオロスチレン、4−フェニルスチレン等が挙げられる。なかでも、低誘電率、低吸湿性の面で極性基を含有しないものが好ましく、工業的な入手の容易さからスチレンが特に好ましい。
共重合できる鎖状共役ジエン及びその他のビニル化合物としては、後述する重合体ブロック(B)の構造単位となる鎖状共役ジエン及びその他のビニル化合物と同様のものがあげられる。
重合体ブロック(B)は、鎖状共役ジエン化合物を主成分とするものであり、重合体ブロック(B)中の鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位の含有量は、通常95重量%以上、好ましくは97重量%以上、より好ましくは99重量%以上である。重合体ブロック(B)中の鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位以外の成分としては、芳香族ビニル化合物由来の構造単位及び/又はその他のビニル化合物由来の構造単位を含むことができる。その含有量は、通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。
鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位が上記範囲にあると、封止材の接着性が優れる。
鎖状共役ジエン系化合物としては、具体的には、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン等が挙げられる。なかでも、吸湿性の観点から、極性基を含有しない鎖状共役ジエン系化合物が好ましく、工業的な入手の容易さから、1,3−ブタジエン、イソプレンが特に好ましい。
その他のビニル系化合物としては、鎖状ビニル化合物、環状ビニル化合物、不飽和の環状酸無水物、不飽和イミド化合物等が挙げられる。これらの化合物は、ニトリル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシカルボニル基、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい。これらの中でも、吸湿性の観点から、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、1−エイコセン、4−メチル−1−ペンテン、4,6−ジメチル−1−ヘプテン等の炭素数2〜20の鎖状オレフィン;ビニルシクロヘキサン、ノルボルネン等の炭素数5〜20の環状オレフィン;1,3−シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン化合物;等の極性基を含有しないものが好ましい。
ブロック共重合体水素化物(i)は、ブロック共重合体(C)を水素化して得られる高分子である。
ブロック共重合体水素化物(i)が、上記のブロック共重合体(C)の主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合のみを水素化して得られる高分子である場合、その水素化率は通常90%以上、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上である。水素化率が高いほど、耐酸化劣化性や耐光性の良好な封止材が得られる。
また、ブロック共重合体水素化物(i)が、上記のブロック共重合体(C)の主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合並びに芳香環の炭素−炭素不飽和結合を水素化して得られる高分子である場合、主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合の水素化率は、通常90%以上、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上であり、芳香環の炭素−炭素不飽和結合の水素化率は、通常90%以上、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上である。
また、ブロック共重合体(C)の全不飽和結合(主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合及び芳香環の炭素−炭素不飽和結合)の水素化率は、通常90%以上、好ましくは97%以上、より好ましくは99%以上である。水素化率が高いほど、耐酸化劣化性や耐光性の良好な封止材が得られる。
ブロック共重合体水素化物(i)の水素化率は、ブロック共重合体水素化物(ia)のH−NMRを測定することにより求めることができる。
ブロック共重合体水素化物(i)は、公知の方法に従って製造することができる。鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする重合体ブロックの主鎖及び側鎖の非芳香族性炭素−炭素不飽和結合のみを選択的に水素化したブロック共重合体水素化物(ip)は、例えば、特開昭59−133203号公報、特開昭60−079005号公報、特開昭61−028507号公報、等に記載された方法に従って製造することができる。
また、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を主成分とする重合体ブロックと鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする重合体ブロックの、主鎖及び側鎖の芳香族性及び非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合を水素化したブロック共重合体水素化物(ia)は、例えば、WO1996/34896号パンフレット、WO2003/018656号パンフレット、WO2012/043708号パンフレット、等に記載された方法に従って製造することができる。
ブロック共重合体水素化物(i)としては、耐光性、耐熱性の観点から、主鎖及び側鎖の芳香族性及び非芳香族性の炭素−炭素不飽和結合の両方を水素化したブロック共重合体水素化物(ia)が好ましい。
ブロック共重合体水素化物(ia)の中でも、有機エレクトロニクスデバイスの封止性及び耐熱性の観点から、芳香族ビニル化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも2つの重合体ブロック(A)と、鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも1つの重合体ブロック(B)とからなるブロック共重合体(C)であって、全重合体ブロック(A)がブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwAとし、全重合体ブロック(B)がブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比wA:wBが20:80〜60:40であるブロック共重合体(C)の、主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合及び芳香環の炭素−炭素不飽和結合の90%以上を水素化したブロック共重合体水素化物がさらに好ましい。
この範囲のブロック共重合体(C)の主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合及び芳香環の炭素−炭素不飽和結合の90%以上を水素化して製造されるブロック共重合体水素化物(ia)は柔軟性を有するため、得られる封止材は有機EL素子等の損傷を減少させることができる。
ブロック共重合体水素化物(i)の分子量は、THFを溶媒としたGPCにより測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)で、通常30,000以上、好ましくは35,000以上、より好ましくは40,000以上で、通常150,000以下、好ましくは100,000以下、より好ましくは70,000以下である。また、通常30,000以上150,000以下、好ましくは35,000以上100,000以下、より好ましくは40,000以上70,000以下である。
また、ブロック共重合体水素化物(i)の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、特に好ましくは1.5以下にする。Mw及びMw/Mnが上記範囲となるようにすると、封止性と機械的強度が良好な封止材が得られる。
〔ポリオレフィン系樹脂(ii)〕
ポリオレフィン系樹脂(ii)としては、エチレン及び/又は炭素数3〜10のα−オレフィンを重合して得られる、融点が90℃以上140℃以下である(共)重合体を用いることができる。
炭素数3〜10のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ビニルシクロヘキサン、等が挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
上記のポリオレフィンの合成法は特に限定されるものではなく、一般的な方法が採用される。
また、エチレン及び炭素数3〜10のα−オレフィンからなる群より選択される1種類以上のオレフィンを用いて製造された市販のポリオレフィンの中から、融点が90℃以上140℃以下、好ましくは100℃以上130℃以下のものを選んで使用することができる。
融点が90℃未満のポリオレフィンを用いる場合には、有機エレクトロニクスデバイスの封止材としての耐熱性が劣るものとなり、140℃を超えるポリオレフィンを用いる場合は、本発明の有機エレクトロニクスデバイスの封止方法では封止性が劣るものとなるおそれがある。
使用できるポリオレフィンの具体例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・オクテン共重合体、ポリ−4−メチルペンテン等が挙げられる。
(アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂)
アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂は、ブロック共重合体水素化物(i)及び/又はポリオレフィン系樹脂(ii)に、有機過酸化物の存在下で、エチレン性不飽和シラン化合物を反応させることにより製造することができる。
導入されるアルコキシシリル基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等の、トリ(炭素数1〜6アルコキシ)シリル基;メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基、エチルジエトキシシリル基、プロピルジメトキシシリル基、プロピルジエトキシシリル基等の、(炭素数1〜20アルキル)ジ(炭素数1〜6アルコキシ)シリル基;フェニルジメトキシシリル基、フェニルジエトキシシリル基等の、(アリール)ジ(炭素数1〜6アルコキシ)シリル基;等が挙げられる。また、アルコキシシリル基は、炭化水素系軟質樹脂に、炭素数1〜20のアルキレン基や、炭素数2〜20のアルキレンオキシカルボニルアルキレン基等の2価の有機基を介して結合していても良い。
炭化水素系軟質樹脂へのアルコキシシリル基の導入量は、炭化水素系軟質樹脂100重量部に対し、通常0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは0.5重量以上で、通常10重量部以下、好ましくは5重量部以下、より好ましくは3重量部以下である。また、通常0.1重量部以上10重量部以下、好ましくは0.2重量部以上5重量部以下、より好ましくは0.5重量部以上3重量部以下である。
アルコキシシリル基の導入量が多過ぎると、得られる変性炭化水素系軟質樹脂を保存中に微量の水分等で分解されたアルコキシシリル基同士の架橋が進み、ゲル化したり、溶融成形時の流動性が低下したりして、封止材としての接着性が低下するおそれがある。また、アルコキシシリル基の導入量が少な過ぎると、封止材とした場合に、有機エレクトロニクスデバイスの素子や基板に対する接着性が低下するおそれがある。
用いるエチレン性不飽和シラン化合物としては、炭化水素系軟質樹脂とグラフト重合し、炭化水素系軟質樹脂にアルコキシシリル基を導入するものであれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、等が好適に用いられる。これらのエチレン性不飽和シラン化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合せて使用してもよい。
エチレン性不飽和シラン化合物の使用量は、炭化水素系軟質樹脂100重量部に対して、通常0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上で、通常10重量部以下、好ましくは5重量部以下、より好ましくは3重量部以下である。また、通常0.1重量部以上10重量部以下、好ましくは0.2重量部以上5重量部以下、より好ましくは0.5重量部以上3重量部以下である。
過酸化物としては、1分間半減期温度が170℃以上190℃以下のものが好ましく使用される。例えば、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ヘキシルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシド、ジ(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等が好適に用いられる。これらの過酸化物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合せて使用してもよい。
過酸化物の使用量は、炭化水素系軟質樹脂100重量部に対して、通常0.05重量部以上2重量部以下、好ましくは0.1重量部以上1重量部以下、より好ましくは0.2重量部以上0.5重量部以下である。
炭化水素系軟質樹脂とエチレン性不飽和シラン化合物とを、過酸化物の存在下で反応させる方法は、特に限定されない。例えば、二軸混練機にて所望の温度で所望の時間混練することにより、炭化水素系軟質樹脂にアルコキシシリル基を導入することができる。
二軸混練機による混練温度は、通常180℃以上220℃以下、好ましくは185℃以上210℃以下、より好ましくは190℃以上200℃以下である。
加熱混練時間は、通常0.1分から10分、好ましくは0.2分から5分、より好ましくは0.3分から2分程度である。温度、滞留時間が上記範囲になるようにして、連続的に混練、押出しをすればよい。
製造されたアルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂の形態は限定されるものではないが、通常はペレット形状にして、その後の封止材の製造に供することができる。
(封止材)
本発明で使用する封止材は、上述した変性炭化水素系軟質樹脂を主要成分とするものである。本発明で使用する封止材中における変性炭化水素系軟質樹脂の含有量は、封止材に対して、通常70重量%以上、好ましくは75重量%以上、より好ましくは80重量%以上である。
本発明で使用する封止材には、主要成分である変性炭化水素系軟質樹脂に加えて、各種の添加剤を配合することができる。
配合できる添加剤としては、接着温度の低下及び素子や基材との接着性等を調整するための軟化剤、耐久性を高めるための酸化防止剤や光安定剤等が挙げられる。
軟化剤は、変性炭化水素系軟質樹脂に配合して、封止材の柔軟性を好ましい範囲に調整することができるものである。軟化剤としては、変性炭化水素系軟質樹脂に均一に溶解ないし分散できるものが好ましく、低分子量(数平均分子量300以上5,000以下)の炭化水素系重合体が好ましい。
炭化水素系重合体の具体例としては、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリ−4−メチルペンテン、ポリ−1−オクテン、エチレン・α−オレフィン共重合体等の低分子量体及びその水素化物; ポリイソプレン、ポリイソプレン−ブタジエン共重合体等の低分子量体(数平均分子量300以上5,000以下のもの)及びその水素化物等が挙げられる。
軟化剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、特に透明性、耐光性を維持し、軟化効果に優れている点で、低分子量のポリイソブチレン水素化物、低分子量のポリイソプレン水素化物が好ましい。
軟化剤の配合量は、炭化水素系軟質樹脂100重量部に対して、通常25重量部以下、好ましくは20重量部以下、より好ましくは15重量部以下である。軟化剤の配合量が多すぎる場合、本発明で使用する封止材の耐熱性が低下したり、溶出物が増加し易くなるおそれがある。
酸化防止剤や光安定剤としては、リン系酸化防止剤、フェノ−ル系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤等が使用できる。
これらの酸化防止剤や光安定剤は、それぞれ1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
添加剤の配合量は、変性炭化水素系軟質樹脂100重量部に対して、通常3重量部以下、好ましくは2重量部以下、より好ましくは1重量部以下である。
変性炭化水素系軟質樹脂に添加剤を配合する方法は、樹脂組成物の製造方法として一般に用いられる公知の方法が適用できる。例えば、変性炭化水素系軟質樹脂及び添加剤を、タンブラーミキサー、リボンブレンダー、ヘンシェルタイプミキサー、等の混合機を使用して均等に混合した後、二軸押出機等の連続式溶融混練機により溶融混合し、押出してペレット状にすることによって添加剤を配合した変性炭化水素系軟質樹脂を製造することができる。
本発明で使用する封止材は、使用に先立ち、シート状に成形する。シートの厚みは、好ましくは10μm以上200μm以下、より好ましくは20μm以上100μm以下、特に好ましくは30μm以上50μm以下である。
シートの厚みを上記の範囲とすることにより、十分な封止機能と、基板上の素子や異物等による凹凸かカバーされ、均等な厚みの有機エレクトロニクスデバイス封止体を得ることができる。
シート状の封止材は、通常、長尺のシートとして用意され、このシートを用いて、有機エレクトロニクスデバイスの封止が行われる。シートの製造方法は特に制限は無く、通常は溶融押出し成形法によりシートが成形される。
ここで、「長尺」とは、シートの幅方向に対して、少なくとも5倍程度以上の長さを有するものをいい、好ましくは10倍もしくはそれ以上の長さを有し、例えばロール状に巻回されて保管又は運搬される程度の長さを有するものをいう。
3.工程[1]
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法における工程[1]は、有機エレクトロニクスデバイスと、シート状の封止材を重ねて積層物を作製する工程である。
積層物は、樹脂封止される前の有機エレクトロニクスデバイスの有機機能素子が配置された面に、有機機能素子が完全に覆われるようにシート状の封止材を重ねることにより得ることができる。封止材の上には、さらにバリアー層としての透明ガラスシートや透明プラスチックシート等を重ねて配置することもできる。
4.工程[2]
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法における工程[2]は、工程[1]で作製した積層物を樹脂製の袋内部に収容し、前記の樹脂製の袋内を脱気した後、前記の積層物を収容した樹脂製の袋を密封する工程である。
本発明の封止方法で使用する樹脂製の袋は、前記の積層物を内部に収容して内部を脱気した後に開口部をヒートシール等により密封することができるものであれば良い。
袋を構成する樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン(NY)等が挙げられる。
樹脂製の袋は、単層構造でも多層構造でもよい。多層構造の袋の層構成の具体例としては、PET層/接着層/PE層、PET層/接着層/PP層、NY層/接着層/PE層、NY層/接着層/PP層、PET層/接着層/NY層/接着層/PP層、等が挙げられる。
これらの中でも、PP単層、PET層/接着層/PP層、NY層/接着層/PP層、等の、ヒートシール性に優れるPPからなる層を少なくとも一層有する、単層又は多層のシートで構成されたものが、耐熱性が高く、有機エレクトロニクスデバイスの成形温度を高くすることができるため好ましく、NY層/接着層/PP層が、耐突き刺し性にも優れるため特に好ましい。
樹脂製の袋の厚みは、単層構造、多層構造のいずれの場合も、通常30μm以上200μm以下、好ましくは40μm以上150μm以下、より好ましくは50μm以上100μm以下である。
多層構造の場合の各層の厚みは特別な制限は無く、適宜選択すれば良い。
例えば、本発明の方法によれば、有機機能素子を曲面形状のガラス基板や厚みが0.2mm以下の薄膜ガラス基板等に搭載した有機エレクトロニクスデバイスを成形する場合には、厚みが100μm以下の薄手の樹脂製の袋を使用することにより、ガラス基板の割れを効果的に防止することができる。
また、密封可能な樹脂製の袋として、食品等の真空パック用袋として市販されているものを使用することもできる。
工程[2]では、(a)まず、工程[1]で作製した有機エレクトロニクスデバイスとシート状の封止材、必要に応じて、バリアー層としてのガラスシートやプラスチックシートを重ねた積層物を、前記の樹脂製の袋内部に収容する。
本発明において、「積層物を袋内部に収容する」態様としては、樹脂製の袋の開口部から、積層物を袋中に入れる態様、1枚の樹脂製シートの上に積層物を置き、その上にもう1枚の樹脂製シートを被せた後、2枚の樹脂製シートの外周部を、開口部を残してヒートシールすることにより、結果として積層物を袋内部に収容した状態とする態様、1枚の樹脂製シートの上に積層物を置き、積層物が内部に収容されるように、前記樹脂シートを折りたたみ、外周部を、開口部を残してヒートシールすることにより、結果として積層物を袋内部に収容した状態とする態様等が挙げられる。
(b)次に、樹脂製の袋内部に積層物を収容した後、袋の開口部から袋内を脱気する。袋内を脱気する方法は、特に限定されず、真空ポンプや吸引ポンプ等を使用する方法が挙げられる。
(c)次いで、内部が脱気された袋を密封する。密封する方法は特に限定されないが、ヒートシーラー、赤外線溶着器、超音波溶着器等を使用する方法が挙げられる。また、市販の真空パック器や真空包装機等を使用することもできる。
5.工程[3]
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法における工程[3]は、工程[2]で作製した積層物を収容して密封した袋を、加圧加熱して積層物を接着一体化し、封止材で封止された有機エレクトロニクスデバイスを製造する工程である。
工程[3]では、前記の積層物を収容して密封した袋を、通常0.1MPa以上、好ましくは0.1MPa以上2.0MPa以下、より好ましくは0.2MPa以上1.5MPa以下、さらに好ましくは0.4MPa以上1.0MPa以下の加圧下に置く。
この範囲の圧力であれば、例えば、合わせガラスの製造用等に販売されているオートクレーブが利用できるため好ましい。
有機エレクトロニクスデバイスを封止する際には、加圧に加えて加熱することが望ましい。加熱温度は、封止する有機機能素子が耐え得る温度又は樹脂製の袋の材料が耐え得る温度の範囲内である。加熱温度は、封止する有機機能性素子の種類及び樹脂製の袋の種類にもよるが、通常80℃以上150℃以下、好ましくは90℃以上140℃以下、より好ましくは100℃以上130℃以下である。
また、加圧又は加圧加熱する時間は、条件等にもよるが、通常10〜100分、好ましくは15〜70分、より好ましくは20〜40分である。
圧力及び温度が上記の範囲であれば、気泡の残りや密着不良等の欠陥が少なく、封止性能に優れる封止材で封止された有機エレクトロニクスデバイスを簡便に製造することができる。
加圧又は加圧加熱する方法は特に限定されないが、オートクレーブ、加熱加圧硬化装置、蒸気滅菌装置等を使用する方法が好ましい。これらの加圧装置を使用する場合、一度に多数の有機エレクトロニクスデバイスを装置内に充填して封止処理が可能であるため、工業的な生産性にも優れる。
加圧加熱処理の終了後、加圧装置等から樹脂製の袋を取り出し、樹脂製の袋から封止材で封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体を取り出して、使用に供することができる。
また、製品の移送、流通、販売等の過程では、封止材で封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体を保護するための包装を省略して、樹脂製の袋に密封したままで取り扱うこともでき、経費削減にも有効である。
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り重量基準である。
本実施例における評価は、以下の方法によって行う。
(1)重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)
ブロック共重合体及びブロック共重合体水素化物の分子量は、THFを溶離液とするGPCによる標準ポリスチレン換算値として38℃において測定した。測定装置として、東ソー社製、HLC8020GPCを用いた。
(2)水素化率
ブロック共重合体水素化物の主鎖、側鎖及び芳香環の水素化率は、H−NMRスペクトルを測定して算出した。
(3)有機エレクトロニクスデバイス封止体の耐久性
作製した有機ELデバイス封止体を非点灯状態で、温度85℃、湿度85%の環境下で、1,000時間保存した。その後常温常湿(23℃、湿度50%)環境に戻して、通電して点灯させ、出光面のダークスポットを観察し、下記の評価基準に従って評価した。
ダークスポットが無いか、ダークスポットがあってもその径が50μm未満のものしかない場合を、良好(◎)と評価した。
ダークスポットが少数(10個/cm未満)あるが、径50μm以上200μm未満の場合を、許容(○)と評価した。
径50μm以上200μm未満であるが、ダークスポットが多数(10個/cm以上)ある場合、及び、径200μm以上のダークスポットがある場合を、不良(×)と評価した。
[製造例1]白色有機EL素子を備える組立体(1)
白色有機EL素子を備える、仮封止層付き組立体(1)の構造は、概略的には、図5に示す、組立体100と仮封止層152からなる構造とした。但し、第1の電極及び第2の電極の間に、発光層1層のみではなく、正孔輸送層、複数の発光層、電子輸送層及びバッファー層を設けた。
光透過性を有する縦110mm、横65mm、厚み0.7mmのガラス製の基板101の上に、蒸着(10−4Pa減圧下)により、ITOの層を形成した。このITOの層を、フォトリソグラフィーにより成形し、厚さ0.25μm、幅500μm、長さ10mmの短冊状の形状とし、第1の電極層102としての透明の陽極を形成した。
次に、フォトレジスト(商品名:ZWD6216、日本ゼオン社製)の塗布及びフォトリソグラフィーを行い、陽極の周囲に、厚み1.0μmのエッジカバー層103を形成した。
次いで、陽極の上に、4,4'−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)を蒸着させて、厚さ40nmの正孔輸送層を形成した。
さらに、正孔輸送層の上に、青色発光材料である4,4−ビス(ジフェニルビニレン)−ビフェニル(ADS082)を蒸着させて、厚さ0.05μmの青色発光層を形成した。
次に、青色発光層の上に、赤色発光材料である4−(ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)を蒸着させて、厚さ0.05μmの赤色発光層を形成した。
次に、赤色発光層の上に、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq3)を蒸着させて、厚さ0.05μmの緑色発光層、及び電子輸送層を形成した。
さらに、電子輸送層の上にLiFを蒸着させて、厚さ0.5nmのバッファー層を形成した。
次に、バッファー層の上にアルミニウムを蒸着させて、第2の電極層105としての、厚さ50nmの陰極(反射電極)を形成した。
そして、形成した層及び基板全体を覆うように窒化ケイ素(SiN)を蒸着させ、厚さ0.3μmの仮封止層152を形成した。
正孔輸送層から仮封止層までの蒸着は、圧力10−4〜10−6Paの条件を維持したまま続けて行った。
以上の操作により、白色有機EL素子を備える、仮封止層付き組立体(1)を作製した。
[製造例2]封止材(1)
(変性ブロック共重合体水素化物(ia1−s))
特許文献WO2014/077267号パンフレットに記載された方法を参考にして、スチレン25部、イソプレン50部及びスチレン25部を、この順に重合して製造されたトリブロック共重合体水素化物(ia1)(Mw=48,200、Mw/Mn=1.04、主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合、並びに、芳香環の炭素−炭素不飽和結合の水素化率≒100%)100部に、ビニルトリメトキシシラン1.8部が結合した変性ブロック共重合体水素化物(ia1−s)のペレットを製造した。
(封止材(1)のシート)
サイドフィーダー及び幅400mmのTダイを備えた二軸押出し機(製品名「TEM−37B」、東芝機械社製)、キャストロール及び離形フィルム供給装置を備えたシート引取機を使用し、以下の条件で封止材のシートを作製した。
変性ブロック共重合体水素化物(ia1−s)100部に対して水素化ポリブテン(製品名:パールリーム(登録商標)24、日油社製)15部の割合となるようにサイドフィーダーから水素化ポリブテンを連続的に供給しながら、溶融樹脂温度180℃、Tダイ温度180℃、キャストロール温度40℃の成形条件にて、封止材(1)のシート(厚み20μm)を押出した。一方、キャストロール上に押し出した封止材(1)のシート面には離形用のPETフィルム(厚さ50μm)を供給しながら、封止材(1)のシートと離形性用のPETフィルムを重ねてロールに巻き取り回収した。
[製造例3]封止材(2)
(変性ポリオレフィン(ii1−s)
市販のエチレン・オクテン共重合体(製品名「アフィニティー(登録商標)PL1880」、融点100℃、ダウ・ケミカル日本社製)のペレット100部に対してビニルトリメトキシシラン(KBM−1003、信越化学工業社製)2.0部及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(製品名[パーヘキサ(登録商標)25B」、日油社製)0.2部を添加した。
この混合物を、二軸押出し機を使用して、樹脂温度200℃、滞留時間80〜90秒で混練し、アルコキシシリル基を有する変性ポリオレフィン(ii1−s)のペレット95部を製造した。
得られた変性ポリオレフィン(ii1−s)のペレットのFT−IRスペクトルを測定したところ、1090cm−1にSi−OCH基及び825、739cm−1にSi−CH基に由来する新たな吸収帯が、ビニルトリメトキシシランのそれらの1075、808、766cm−1と異なる位置に観察された。また、IRスペクトルの吸光度の値からエチレン・オクテン共重合体100部に、ビニルトリメトキシシラン約1.9部が導入されたことが推算された。
(封止材(2)のシート)
変性ポリオレフィン(ii1−s)のペレットを使用し、変性ポリオレフィン(ii1−s)100部に対して水素化ポリブテン5部の割合とし、溶融樹脂温度150℃、Tダイ温度150℃とする以外は、製造例2と同様にして、封止材(2)のシート(厚み20μm)を押出し、得られた封止材(2)のシートと離形性用のPETフィルムを重ねてロールに巻き取り回収した。
[製造例4]封止材(3)
(変性ブロック共重合体水素化物(ip2−s))
市販のブロック共重合体部分水素化物(製品名「タフテック(登録商標)H1051」、スチレン/エチレン・ブチレン比:42/58(重量比)、旭化成ケミカルズ社製)のペレット100部に対して、ビニルトリメトキシシラン2.0部及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.2部を添加し、均一に混合した。
この混合物を、二軸押出し機を使用して、樹脂温度200℃、滞留時間80〜90秒で混練し、アルコキシシリル基を有する変性ブロック共重合体部分水素化物(ip2−s)のペレット95部を製造した。
得られた変性ブロック共重合体部分水素化物(ip2−s)のペレットのFT−IRスペクトルを測定したところ、1090cm−1にSi−OCH基及び825、739cm−1にSi−CH基に由来する新たな吸収帯が、ビニルトリメトキシシランのそれらの1075、808、766cm−1と異なる位置に観察された。また、H−NMRスペクトルから、ブロック共重合体部分水素化物100部に、ビニルトリメトキシシラン約1.9部が導入されたことが推算された。
(封止材(3)のシート)
変性ブロック共重合体部分水素化物(ip2−s)のペレットを使用し、変性ブロック共重合体部分水素化物(ip2−s)100部に対して水素化ポリブテン5部の割合とし、溶融樹脂温度170℃、Tダイ温度170℃とする以外は、製造例2と同様にして、封止材(3)のシート(厚み20μm)を押出し、得られた封止材(3)のシートと離形性用のPETフィルムを重ねてロールに巻き取り回収した。
[実施例1]
製造例1で得られた仮封止層付き組立体(1)の仮封止層側の表面に、製造例2で作製した厚さ20μmの封止材(1)のシートを、PETフィルムを剥がして重ねた。その上にさらに保護層として厚み0.7mmのガラスシートを重ねて積層物を得た。
この積層物を、NY/接着層/PPの層構成を有する厚み75μmの樹脂製の袋に入れた。袋の開口部の中央部を200mm幅残して両側をヒートシーラーでヒートシールした後、密封パック器(BH−951、パナソニック社製)を使用して、袋内を脱気しながら開口部をヒートシールして積層物を密封包装した。
その後、密封包装した積層物をオートクレーブに入れて、圧力0.8MPa、温度90℃で30分間、加圧加熱し、発光素子を搭載した仮封止層付き組立体(1)を封止した。
これにより、図5に概略的に示す構造を有し、組立体100、仮封止層152、封止材層151及び保護層154を有する有機ELデバイス封止体(1)を作製した。
作製した有機ELデバイス封止体(1)に通電し、有機EL素子が問題なく点灯することを確認した。その後、有機ELデバイス(1)を非点灯状態で、高温高湿環境下に保管して耐久性評価を行った結果、ダークスポットは発生しておらず、耐久性は良好(◎)であった。
[実施例2]
製造例3で作製した封止材(2)のシートを使用する以外は、実施例1と同様にして、図5に概略的に示す構造を有し、組立体100、仮封止層152、封止材層151及び保護層154を有する有機ELデバイス封止体(2)を作製した。
作製した有機ELデバイス封止体(2)に通電し、有機EL素子が問題なく点灯することを確認した。その後、実施例1と同様に耐久性評価を行った結果、ダークスポットは発生しておらず、耐久性は良好(◎)であった。
[比較例1]
実施例1と同様に、製造例1で得られた仮封止層付き組立体(1)、仮封止層側の表面に製造例2で作製した厚さ20μmの封止材(1)のシート、及び、保護層として厚み0.7mmのガラスシートを重ねて積層物を得た。
この積層物を、真空ラミネータ(PVL0202S、日清紡メカトロニクス社製)を使用して、温度90℃で、5分間真空脱気し、更に20分間真空プレスして、これにより、実施例1と同様の図5に概略的に示す構造を有する有機ELデバイス封止体(3)を作製した。
作製した有機ELデバイス封止体(3)に通電し、有機EL素子が問題なく点灯することを確認した。その後、実施例1と同様に耐久性評価を行った結果、有機ELデバイスの端部付近に径200μm以上のダークスポットが複数発生し、耐久性は不良(×)であった。また、耐久性評価を行った後の有機ELデバイス封止体(3)は、端部の封止材層がガラスシート端部より内側にひけが観られた。
[比較例2]
実施例2と同様に、製造例1で得られた仮封止層付き組立体(1)、仮封止層側の表面に製造例3で作製した厚さ20μmの封止材(2)のシート、及び、保護層として厚み0.7mmのガラスシートを重ねて積層物を得た。
この積層物を、比較例1と同様にして真空ラミネータ使用して、図5に概略的に示す構造を有する有機ELデバイス封止体(4)を作製した。
作製した有機ELデバイス封止体(4)に通電し、有機EL素子が問題なく点灯することを確認した。その後、実施例1と同様に耐久性評価を行った結果、有機ELデバイスの端部付近に径200μm以上のダークスポットが多数発生し、耐久性は不良(×)であった。また、耐久性評価を行った後の有機ELデバイス封止体(4)は、端部の封止材層がガラスシート端部より内側に引けが観られた。
[実施例3]
製造例4で作製した封止材(3)のシートを使用する以外は、実施例1と同様にして、図5に概略的に示す構造を有し、組立体100、仮封止層152、封止材層151及び保護層154を有する有機ELデバイス封止体(5)を作製した。
作製した有機ELデバイス封止体(5)に通電し、有機EL素子が問題なく点灯することを確認した。その後、実施例1と同様に耐久性評価を行った結果、径50μm以上200μm未満のダークスポットが発生していたが、少数(10個/cm未満)であり、耐久性は許容(○)と評価した。
本実施例及び比較例の結果から以下のことがわかる。
アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなる封止材のシートと有機エレクトロニクスデバイスを重ねて、オートクレーブ内で加熱加圧することにより、有機機能素子が封止材のより良好に封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体が製造される。
製造された有機エレクトロニクスデバイス封止体は、高温高湿環境に長期保管した後も、機能が維持されている(実施例1〜3)。
同じアルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなる封止材のシートと有機エレクトロニクスデバイスを重ねて封止しても、有機エレクトロニクスデバイスの封止装置として一般的な真空ラミネータを使用した場合、得られる封止された有機エレクトロニクスデバイス封止体は、高温高湿環境に長期保管すると、有機エレクトロニクスデバイス封止体の端部付近では、ダークスポットが発生し易い(比較例1、2)。
本発明の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法は、有機機能素子の優れた封止性能を有する樹脂からなる封止材を用いた、耐久性に優れた有機エレクトロニクスデバイスの工業的な製造方法として有用である。
本発明の製造方法によって製造された有機エレクトロニクスデバイス封止体は耐久性に優れる。
10:有機エレクトロニクスデバイス封止体
20:有機エレクトロニクスデバイス封止体
30:有機エレクトロニクスデバイス封止体
40:有機エレクトロニクスデバイス封止体
50:有機エレクトロニクスデバイス封止体
100:組立体
101:基板
101U:基板の上面
102:第1の電極層
103:エッジカバー層
104:発光層
105:第2の電極層
151:封止材層
152:仮封止層
153:吸着剤層
154:保護層
500:組立体
501:基板
501U:組立体の上面
502:ゲート電極
503:ゲート電極絶縁層
504:ソース電極
505:ドレイン電極
506:半導体層
507:封止用樹脂組成物の層

Claims (5)

  1. 有機エレクトロニクスデバイスに、アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂からなるシート状の封止材を接着一体化させる有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法であって、
    工程[1]:前記有機エレクトロニクスデバイスとシート状の封止材を重ねて積層物を得る工程、
    工程[2]:得られた積層物を樹脂製の袋内部に収容し、前記の袋内を脱気した後、前記の積層物を収容した袋を密封する工程、及び、
    工程[3]:前記の密封した袋を、0.1MPa以上の加圧下に置くことで、積層物を接着一体化する工程、
    を有することを特徴とする有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
  2. 前記有機エレクトロニクスデバイスが、有機EL素子を備える有機エレクトロニクスデバイスであることを特徴とする、請求項1に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
  3. 前記アルコキシシリル基を有する変性炭化水素系軟質樹脂が、芳香族ビニル化合物を主成分とする重合体ブロックと、鎖状共役ジエン化合物を主成分とする重合体ブロックとからなるブロック共重合体を水素化したブロック共重合体水素化物(i)及びポリオレフィン系樹脂(ii)から選ばれる少なくとも1種の炭化水素系樹脂に、アルコキシシリル基が導入されてなる変性炭化水素系軟質樹脂であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
  4. 前記ブロック共重合体水素化物(i)が、
    芳香族ビニル化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも2つの重合体ブロック(A)と、鎖状共役ジエン化合物由来の構造単位を主成分とする、少なくとも1つの重合体ブロック(B)とからなるブロック共重合体(C)であって、全重合体ブロック(A)のブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwAとし、全重合体ブロック(B)のブロック共重合体(C)全体に占める重量分率をwBとしたときに、wAとwBとの比wA:wBが20:80〜60:40であるブロック共重合体(C)の、主鎖及び側鎖の炭素−炭素不飽和結合及び芳香環の炭素−炭素不飽和結合の90%以上を水素化したブロック共重合体水素化物(ia)であることを特徴とする、請求項3に記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
  5. 前記樹脂製の袋が、ポリプロピレンからなる層を少なくとも一層有する、単層又は多層のシートから構成されたものであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の有機エレクトロニクスデバイス封止体の製造方法。
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