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KR20170127267A - 유기 전자 소자 봉지재용 조성물 및 이를 이용하여 형성된 봉지재 - Google Patents

유기 전자 소자 봉지재용 조성물 및 이를 이용하여 형성된 봉지재 Download PDF

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KR20170127267A
KR20170127267A KR1020160057676A KR20160057676A KR20170127267A KR 20170127267 A KR20170127267 A KR 20170127267A KR 1020160057676 A KR1020160057676 A KR 1020160057676A KR 20160057676 A KR20160057676 A KR 20160057676A KR 20170127267 A KR20170127267 A KR 20170127267A
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KR
South Korea
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group
composition
photoinitiator
alkyl group
encapsulant
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KR1020160057676A
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Inventor
최현상
유선
김난수
Original Assignee
모멘티브퍼포먼스머티리얼스코리아 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 출원은 봉지재용 조성물 및 이를 이용하여 형성된 봉지재에 관한 것이다. 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 1) 실리콘 수지; 2) 1종 이상의 흡습제; 3) 1종 이상의 광개시제; 및 4) 상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머를 포함한다.

Description

유기 전자 소자 봉지재용 조성물 및 이를 이용하여 형성된 봉지재{COMPOSITION FOR ORGANIC ELECTRONIC DEVICE ENCAPSULANT AND ENCAPSULANT MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 출원은 유기 전자 소자 봉지재용 조성물 및 이를 이용하여 형성된 봉지재에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 전자 소자는 양극과 음극 사이에 제공된 유기층에 전하를 주입하면 발광 또는 전기의 흐름 등과 같은 현상이 일어나는 것을 특징으로 하는 소자로서, 선택된 유기물에 따라서 다양한 기능을 하는 소자를 제작할 수 있다.
대표적인 예로, 유기 발광 소자(OLED)는 얇고 가벼우며 색감이 우수하여 차세대 평판 디스플레이로 주목 받고 있으며, 기존의 유리 기판, 실리콘을 포함한 무기물 기판, 금속 기판 및 플라스틱 기판 또는 금속 호일 등과 같은 유연한 기판 위에 제작이 가능하다. 이러한 유기 전자 소자는 수분 및 산소에 매우 취약하기 때문에 대기 중에 노출되었을 때 또는 외부로부터 수분이 패널 내부로 유입되었을 때 발광 효율 및 수명이 현저하게 감소되는 단점을 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 글래스 캡 또는 메탈 캡을 이용하거나 또는 라미네이팅 방법을 이용한 봉지 필름을 사용하거나 무기물을 증착하여 외부로부터 유입되는 수분 및 산소를 차단하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 또한, 경화성 필름 또는 경화성 재료를 유기층 또는 금속층 표면에 도포한 후 경화 공정을 진행하여 접착성 및 밀봉성을 구현하는 방법이 있다.
그러나, 상기 글래스 캡은 기계적 파손 등으로 인한 대면적화의 문제가 있고, 메탈 캡의 경우는 기판과의 열팽창계수 차이에 의한 공정상 문제가 있다. 또한, 상기 라미네이팅 방법을 이용한 접착 필름의 경우는 필름 접착면의 계면을 통한 수분 및 산소의 유입 등의 문제가 있고, 진공 하에서 유기물을 증착하고 진공 하에서 무기물을 스퍼터하는 기존 공정은 스퍼터링 상단의 계면을 통한 물 및 산소의 유입을 막기 위해 진공 하에서 스퍼터 방식으로 무기물을 다층으로 증착해야 하기 때문에 생산성이 낮고 진공 하에서 유기물과 무기물을 다층으로 형성해야 하기 때문에 생산성의 저하 및 양산화의 문제가 있다.
또한, 액상 봉지방법의 경우는 경화 과정에서 생성되는 부산물 또는 경화개시제 중 미반응 잔류물 등이 밀봉구조의 내부에 잔류하여 유기 전자 소자의 구동을 방해하거나 수명을 단축시키는 등의 단점이 있다.
또한, 유기 전자 소자의 봉지시 흡습제를 패널 내부에 장착한 메탈 캡 방법을 사용하는 경우, 흡습제를 사용하기 위한 메탈 캡 구조는 소정의 높이로 돌출된 연장부가 형성되며 마지막으로 접착제를 사용하여 메탈 캡을 기판과 합착시키거나, 유리를 가공하여 글래스 캡을 형성하여 유기 발광 소자를 봉지하는 경우는 샌드블라스트나 에칭 등의 방법을 사용하여 일정한 홈 내부에 흡습제를 장착하여 기판과 합착하는 방법을 사용한다. 이러한 종래의 방식은 패널이 대형화되면 봉지 내부 공간의 확대에 의해 메탈 캡의 가공이 어려워지며 글래스 캡의 경우는 외부 압력에 의해 쉽게 파손되는 문제를 일으킬 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10- 2012-0001148호
본 출원은 유기 전자 소자의 수명을 향상시키고, 외부로부터 유입되는 산소와 수분 등을 효과적으로 차단할 수 있는 봉지재를 제조할 수 있는 조성물, 및 이를 이용한 봉지재를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
1) 실리콘 수지;
2) 1종 이상의 흡습제;
3) 1종 이상의 광개시제; 및
4) 상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머
를 포함하는 봉지재용 조성물을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 봉지재용 조성물을 이용한 봉지 재를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 봉지재를 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 유기 전자 소자의 수명을 향상시키고, 외부로부터 유입되는 산소와 수분 등을 효과적으로 차단할 수 있는 봉지재를 제조할 수 있는 특징이 있다. 또한, 종래의 봉지재로 적용되던 일반적인 조성물은, 유기 전자 소자에 합착 후 다른 재료와 혼합되어 특성을 잃거나, 합착시 불균일한 압력을 받아 합착면 사이의 갭(gap)을 유지하지 못하는 단점이 있었다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은 경화형 조성물을 이용함으로써 경화된 재료가 강도가 있어 압력을 받아도 쉽게 갭(gap)이 변하지 않기 때문에, 유기 전자 소자에 합착 후 갭(gap)을 잘 유지할 수 있는 특징이 있다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
유기 EL 소자는 다결정의 반도체 디바이스이며, 저전압에서 고휘도의 발광을 얻기 위해 액정의 백라이트 등에 사용되고, 박형 평면 표시 디바이스로 기대되고 있다. 그러나, 유기 EL 소자는 수분에 극히 약하고, 금속 전계와 유기 EL층과의 계면이 수분의 영향으로 박리되기도 하고, 금속이 산화하여 고저항화하기도 하며, 유기물 자체가 수분에 의해 변질되기도 하고, 이 때문에 발광하지 않게 되며, 휘도가 저하되기도 한다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기 EL 소자를 경화형 조성물로 봉지하는 방법이 개발되고 있다. 기존의 봉지 방법으로 유기 EL 소자를 아크릴 수지로 몰드하는 방법, 유기 EL 소자의 봉지 수지 중에 흡습재를 첨가하여 유기 EL 소자를 수분으로부터 차단하는 방법 등이 제안되고 있다.
이 중 봉지 수지와 흡습재를 믹싱하여 사용하는 방법이 가장 널리 사용되고 있으나, 경화형 타입이 아닌 봉지재의 경우에는 후공정 진행시 고온, 고압에서의 공정 한계점을 견디기 어려워 생산 수율이 낮아지는 단점이 있다.
본 출원은 유기 전자 소자의 수명을 향상시키고, 외부로부터 유입되는 산소와 수분 등을 효과적으로 차단할 수 있는 봉지재를 제조할 수 있고 더불어 경화형 시스템을 도입하여 후 공정 진행시 공정 안정성을 가질 수 있는 경화형 봉지재 조성물, 및 이를 이용한 봉지재를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 1) 실리콘 수지; 2) 1종 이상의 흡습제; 3) 1종 이상의 광개시제; 및 4) 상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물에 있어서, 상기 실리콘 수지의 구체적인 예로는 오가노폴리실리콘계 수지 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 오가노폴리실리콘계 수지의 예는 하기에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
상기 오가노폴리실리콘계 수지는, 실리콘 메인 체인에 알킬기, 아릴기 및 알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기가 결합될 수 있다.
상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 1-메틸에틸기, 부틸기, 1-메틸프로필기, 2-메틸프로필기, 1,1-다이메틸에틸기, 펜틸기, 1-메틸부틸기, 1-에틸프로필기, 2-메틸부틸기, 3-메틸부틸기, 1,2-다이메틸프로필기, 2,2-다이메틸프로필기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 사이클로알킬기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기; 나프틸기; 톨릴기, 자일릴기 등과 같은 알킬아릴기; 벤질기, 페네틸기 등과 같은 아릴알킬기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알케닐기는 전형적으로 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 구체적인 예로는 비닐기, 알릴기, 메타아크릴기, 메틸메타아크릴기, 아크릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 오가노폴리실리콘계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카복실기, 비닐기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기, 락톤(lactone)기 및 아미드(amide)기, 알킬아릴기, 알킬글리시딜기, 알킬이소시아네이트기, 알킬히드록시기, 알킬카복실기, 알킬비닐기, 알킬아크릴레이트기, 알킬메타크릴레이트기, 알킬고리형에테르기, 알킬설파이드기, 알킬아세탈기, 알킬락톤기, 알킬아미드기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고,
a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 0 ~ 1의 실수이고, (a+b+c+d)는 1이다.
상기 오가노폴리실리콘계 수지의 중량 평균 분자량은 100 내지 1,000,000일 수 있고, 1,000 내지 50,000일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 실리콘 수지의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 1 내지 80 중량%일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 실리콘 수지의 함량이 1 내지 80 중량% 내에 있을 때 흡습제와의 우수한 혼화성을 유지하면서 충분한 흡습 성능을 유지할 수 있는 흡습제의 양을 혼합할 수 있다. 상기 실리콘 수지의 함량이 1 중량 % 미만일 경우 흡습제의 혼합이 불가능하고, 80 중량%을 초과할 경우 소자를 보호하기에 충분한 흡습 성능을 얻을 수 있을 정도의 흡습제를 혼합할 수 없다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물에 있어서, 상기 흡습제는 봉지재용 조성물에 흡습성을 부여할 수 있고, 틱소트로피(thixotropy)를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 흡습제의 구체적인 예로는, 알루미나 등의 금속 분말, 금속 산화물, 유기 금속 산화물, 금속염 또는 오산화인(P2O5) 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 금속 산화물의 구체적인 예로는, 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O), 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등을 들 수 있고, 금속염의 예로는, 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2) 또는 황산니켈(NiSO4) 등과 같은 황산염, 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스트론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl3), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr2), 브롬화세슘(CeBr3), 브롬화셀레늄(SeBr4), 브롬화바나듐(VBr3), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2) 등과 같은 금속 할로겐화물; 또는 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산마그네슘(Mg(ClO4)2) 등과 같은 금속 염소산염 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속 산화물들은 흡습제를 적절히 가공한 상태로 조성물에 배합할 수 있다. 예를 들어, 봉지재를 적용하고자 하는 유기 전자 소자의 종류에 따라 봉지재의 두께가 30㎛ 이하의 박막일 수 있고, 이 경우 흡습제의 분쇄 공정이 필요할 수 있다. 상기 흡습제의 분쇄에는, 3롤 밀, 비드 밀 또는 볼 밀 등의 공정이 이용될 수 있다.
상기 흡습제의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 10 내지 90 중량%일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 흡습제의 함량이 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 10 중량% 미만인 경우에는 소자를 보호하기에 충분한 흡습 성능을 얻기 어렵고, 90 중량%를 초과하는 경우에는 공정에 적용이 불가능할 정도로 점도가 지나치게 상승하게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물에 있어서, 상기 광개시제는 열적으로 비활성이지만 화학선에 노출되었을 때 자유 라디칼을 발생하는 것이다. 상기 광개시제로는 공액 탄소고리계 중 2개의 고리 내 탄소 원자를 갖는 화합물인 치환 또는 비치환 다핵 퀴논, 예를 들어 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 9,10-안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, 1,4-나프토퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 벤즈(벤자)안트라센-7,12-디온, 2,3-나프타센-5,12-디온, 2-메틸-1,4-나프토퀴논, 1,4-디메틸안트라퀴논, 2,3-디메틸안트라퀴논, 2-페닐안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논, 레텐퀴논, 7,8,9,10-테트라히드로나프트라센-5,12-디온, 및 1,2,3,4-테트라히드로벤즈(테트라히드로벤자)-안트라센-7,12-디온을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 광개시제의 함량이 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 0.1 중량% 미만인 경우에는 경화를 촉진하는 활성 라디칼의 숫자가 적어 강한 자외선을 조사해도 경화가 진행되지 않는 문제점이 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 경화 후 100℃ 미만의 온도 조건에서 아웃개스(outgas)가 발생하여 유기 발광 소자의 수명을 단축시킬 우려가 있다.
상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머는 실리콘 수지와 섞여 광학적 분리를 일으키지 않는 종류의 모노머를 포함할 수 있다. 상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머의 구체적인 예로는 아크릴레이트계 단량체, 메타크릴레이트계 단량체, 실록산계 단량체 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머는 디바이스에 적용 후 아웃개스를 발생시키지 않도록 바인더와 가교할 수 있는 관능기를 가지는 모노머이면 바람직하고, 실리콘 수지와 광학적 특성을 맞추기 위하여 분자량이 1,000 이하 바람직하게는 400 이하인 것이 좋다. 상기 광개시제를 용해시킬 수 있는 모노머로는 알파메타크릴록시감마부티로락톤, 메틸메타아크릴레이트, 하이드록시 메틸메타아크릴레이트, 스타이렌, 아다만탈 메틸메타아크릴레이트, 1,6-헥사다이올 다이메타크릴레이트, 1,6-헥사다이올 다이아크릴레이트, 1,3-프로판다이올 다이메타크릴레이트, 1,3-프로판다이올 다이아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이메타크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 펜타아크리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타아크리트리톨 테트라아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 부탄다이올 다이메타크릴레이트, 부탄다이올 다이아크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%일 수 있으나, 사용하는 광개시제의 용해도에 따라 사용량이 변화될 수 있기에 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 상기 실리콘 수지 재료의 경화속도를 조절하기 위하여, 당 기술분야에 알려진 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 단량체의 구체적인 예로는 아크릴레이트계 단량체, 메타크릴레이트계 단량체, 실록산계 단량체 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 단량체로는 트리에틸올프로판 에톡시 트리아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 헥사메틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로판디올 디(메타)아크릴레이트, 데카메틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 2,2-디메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 폴리옥시에틸화 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 2,2-디-(p-히드록시페닐)프로판 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트레이트, 2,2-디-(p-히드록시페닐)프로판 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리옥시에틸-2,2-디-(p-히드록시페닐)프로판 디메타크릴레이트, 비스페놀-A의 디-(3-메타크릴옥시-2-히드록시프로필)에테르, 비스페놀-A의 디-(2-메타크릴옥시에틸)에테르, 비스페놀-A의 디-(3-아크릴옥시-2-히드록시프로필)에테르, 비스페놀-A의 디-(2-아크릴옥시에틸)에테르, 1,4-부탄디올의 디-(3-메타크릴옥시-2-히드록시프로필)에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리옥시프로필트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,2,4-부탄트리올 트리(메타)아크릴레이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1-페닐 에틸렌-1,2-디메타크릴레이트, 디알릴 푸마레이트, 스티렌, 1,4-벤젠디올 디메타크릴레이트, 1,4-디이소프로페닐 벤젠, 1,3,5-트리이소프로페닐 벤젠, 실리콘계 단량체, 실리콘 아크릴레이트계 단량체, 실리콘 우레탄계 단량체 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 그 용도에 따라서 경화 촉매, 점도 조절제, 경화제, 분산제, 안정제, 경화촉진제 등의 첨가제를 하나 이상 포함할 수 있다. 이들 첨가제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재는, 상기 봉지재용 조성물을 이용하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재는, 1) 실리콘 수지; 2) 1종 이상의 흡습제; 3) 1종 이상의 광개시제; 및 4) 상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재에 있어서, 상기 실리콘 수지, 흡습제, 광개시제, 광개시제를 용해할 수 있는 모노머 등에 대한 내용은 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재는, 전술한 봉지재용 조성물을 이용하는 것을 제외하고, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 봉지재용 조성물을 기판 상에 도포, 코팅, 인쇄 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 유기 전자 소자의 수명을 향상시키고, 외부로부터 유입되는 산소와 수분 등을 효과적으로 차단할 수 있는 봉지재를 제조할 수 있는 특징이 있다. 또한, 종래의 봉지재로 적용되던 일반적인 게터(getter)는, 유기 전자 소자에 합착 후 다른 재료와 혼합되어 특성을 잃거나, 합착시 불균일한 압력을 받아 합착면 사이의 갭(gap)을 유지하지 못하는 단점이 있었다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은 경화형 조성물을 이용함으로써 경화된 재료가 강도가 있어 압력을 받아도 쉽게 갭(gap)이 변하지 않기 때문에, 유기 전자 소자에 합착 후 갭(gap)을 잘 유지할 수 있는 특징이 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재는, 다양한 대상을 봉지(encapsulation)하여 보호하는 것에 적용될 수 있다. 특히, 상기 봉지재는, 외부 성분, 예를 들면, 수분 내지는 습기에 민감한 소자를 포함하는 대상의 보호에 효과적일 수 있다. 봉지재가 적용될 수 있는 대상의 예로는, 광전지 장치(photovoltaic device), 정류기(rectifier), 트랜스미터(transmitter) 또는 유기 발광 소자(organic light emitting diode; OLED) 등과 같은 유기 전자 소자; 태양 전지; 또는 이차전지 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 봉지재는 유기 전자 소자에서 우수한 수분 차단 특성 및 광학 특성을 나타내면서 상부 기판과 하부 기판을 효율적으로 고정 및 지지할 수 있다. 또한, 상기 봉지재는, 흡습제를 나노 단위의 크기로 제조하고, 봉지재용 조성물 내에 균일하게 분산시킴으로써 우수한 투명성을 나타내어, 전면 발광(top emission) 또는 배면 발광(bottom emission) 등의 유기 전자 소자의 형태와 무관하게 안정적인 봉지재로 형성될 수 있다
상기 유기 전자 소자는 상술한 재료로 봉지재를 구성하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려진 통상의 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들어 하부 및 또는 상부 기판으로는 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 글라스, 금속 또는 고분자 필름 등을 사용할 수 있다. 또한, 유기 전자 소자는, 예를 들면, 1쌍의 전극 및 1쌍의 전극 사이에 형성된 유기 재료의 층을 포함할 수 있다. 여기서 1쌍의 전극 중 어느 하나는 투명 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 유기 재료의 층은, 예를 들면, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
페이스트 믹서를 사용하여 실리콘 수지 (1) (메타크릴레이트폴리디메틸실록산, 알드리치) 41.4g과 흡습제(CaO, 요시자와) 45g, 바스프사의 광개시제(Irgacure 369) 3.6g을 알파메타크릴록시감마부티로락톤(GBLMA)에 10 wt% 함량으로 녹여 1차 혼합하였다. 혼합된 조성물을 3본밀에 넣어 3회 밀링 공정을 진행하여 게터용 바인더 조성물을 제조하였다. 상기 혼합물을 160cc 주사기에 충진 후 원심분리기를 이용하여 기포를 충분히 제거하고 무수 질소 분위기의 상온의 글로브 박스 안에 보관하였다.
< 실시예 2>
실시예 1의 광개시제를 1,6-헥사다이올 다이메타크릴레이트(HDDA)에 10 wt% 함량 녹인 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 조성물을 제조하였다.
< 비교예 1>
실시예 1의 광개시제를 용해성 모노머를 사용하지 않고 직접 조성물에 투입한 뒤, 사용되지 않은 모노머의 중량분을 실리콘 수지로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 조성물을 제조하였다.
< 비교예 2>
실시예 1의 실리콘 수지 (1)을 미원사의 아크릴계 수지 41.4g으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 조성물을 제조하였다.
< 비교예 3>
실시예 1의 실리콘 수지 (1)을 메타크릴레이트폴리디메틸실록산(알드리치) 1g으로 변경하고, 흡습제(CaO, 요시자와) 85.4g으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 조성물을 제조하였다.
< 비교예 4>
실시예 1의 실리콘 수지 (1)을 메타크릴레이트폴리디메틸실록산(알드리치) 81.4g으로 변경하고 흡습제(CaO, 요시자와) 5g으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00002
상기 제조된 실시예 1 ~ 2, 및 비교예 1 ~ 4의 조성물의 특성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00003
상기 Thixotropic Index(T.I)는 레오미터(Rheometer)를 사용하여 각 쉐어레이트(shear rate)에 따른 점도(viscosity)를 분석하였다. 이 중 3 1/s 와 30 1/s 에서의 점도값을 나눠준 값으로 T.I를 구하였다.
상기 경화 에너지는 광 레오미터(photo rheometer, omni cure)를 이용하여 UV-A 파장대의 UV를 조사하여, 노광이 진행되는 동안 점도 상승분을 확인하였고, 시간에 따른 점도 상승이 일어나지 않는 구간을 경화에너지로 판단하였다.
Shelf life는 경우 40℃ 조건에 각 샘플을 위치하여 시간별 점도를 주기적으로 확인한 후 점도 상승이 50%를 넘기는 시간을 확인하였다.
토출 특성은 무사시 50cc 주사기를 이용하여 20G 사이즈의 노즐을 이용하여 250Kpa 압력으로 10초간 토출하여 토출된 양을 구한 후 토출량이 0.0005g ~ 0.003g 사이에서 조절이 가능하다면 양호한 것으로 판단하였다.
진공 합착 공정성은 0.5mm 두께의 고릴라 글래스 상에 샘플로 라인 디스펜싱(line dispensing)을 실시한 후, 동일 글래스를 사용하여 100㎛의 갭을 가지게 합착하여 진공 챔버에 1주일간 방치하여 디스펜싱(dispensing) 한 라인(line)의 넓이가 변하지 않았을 경우 양호한 것으로 판단하였다.
흡습량은 페트리 디쉬에 각 샘플 3g을 얇게 펴서 85% RH, 85℃ 조건에서 7일간 방치한 후 샘플의 무게 변화량을 확인하여 3g에 대한 흡습량을 구하였다.
아웃개스는 파이롤라이져에 샘플링을 하여 GC/MS를 이용하여 분석 하였다. 파이롤라이져 온도는 280C이고 GC오븐 온도는 300C 조건에서 분석을 진행하여 아웃개스를 구하였다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은, 유기 전자 소자의 수명을 향상시키고, 외부로부터 유입되는 산소와 수분 등을 효과적으로 차단할 수 있는 봉지재를 제조할 수 있는 특징이 있다. 또한, 종래의 봉지재로 적용되던 일반적인 조성물은, 유기 전자 소자에 합착 후 다른 재료와 혼합되어 특성을 잃거나, 합착시 불균일한 압력을 받아 합착면 사이의 갭(gap)을 유지하지 못하는 단점이 있었다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 봉지재용 조성물은 경화형 조성물을 이용함으로써 경화된 재료가 강도가 있어 압력을 받아도 쉽게 갭(gap)이 변하지 않기 때문에, 유기 전자 소자에 합착 후 갭(gap)을 잘 유지할 수 있는 특징이 있다.

Claims (12)

1) 실리콘 수지;
2) 1종 이상의 흡습제;
3) 1종 이상의 광개시제; 및
4) 상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머
를 포함하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 실리콘 수지는 오가노폴리실리콘계 수지인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 2에 있어서, 상기 오가노폴리실리콘계 수지는 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00004

상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카복실기, 비닐기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기, 락톤(lactone)기, 아미드(amide)기, 알킬아릴기, 알킬글리시딜기, 알킬이소시아네이트기, 알킬히드록시기, 알킬카복실기, 알킬비닐기, 알킬아크릴레이트기, 알킬메타크릴레이트기, 알킬고리형에테르기, 알킬설파이드기, 알킬아세탈기, 알킬락톤기, 알킬아미드기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고,
a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 0 ~ 1의 실수이고, (a+b+c+d)는 1이다.
청구항 1에 있어서, 상기 실리콘 수지의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 1 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 흡습제는 금속 분말, 금속 산화물, 유기 금속 산화물, 금속염 및 오산화인(P2O5)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 흡습제의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 10 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 봉지재용 조성물은 클레이, 탈크, 실리카, 황산바륨, 수산화 알루미늄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 제올라이트, 지르코니아, 티타니아 및 몬모릴로나이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기 필러를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광개시제의 함량은, 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머는 아크릴레이트계 단량체 및 메타크릴레이트계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머의 함량은 봉지재용 조성물 총중량을 기준으로 0.1 내지 30중량% 이고,
상기 광개시제를 용해할 수 있는 모노머의 분자량은 1,000 이하인 것을 특징으로 하는 봉지재용 조성물.
청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 봉지재용 조성물을 이용하여 형성된 봉지재.
청구항 11의 봉지재를 포함하는 유기 전자 소자.
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