バリア性積層体およびバリア性積層体の製造方法
【課題】有機層を塗布により形成する場合において、バリア性積層体の有機層の発泡を抑制する。
【解決手段】無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
【解決手段】無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリア性積層体およびこれを用いたガスバリアフィルムに関する。さらに、かかるバリア性積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々のガスバリアフィルムが検討されている（特許文献１〜６）。ここで、有機層を作成する際、官能基の数が多いモノマーを光硬化させて形成するとバリア性能が向上することが知られている。このような官能基の数が多いモノマーは、塗布により層状に形成することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０５３５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−３０２９０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０５３２１号公報
【特許文献４】特開平１０−２７８１６７号公報
【特許文献５】特開２００６−１９３５９６号公報
【特許文献６】特開２００７−７６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、官能基の数が多いモノマーを塗布により層状に形成し、硬化すると、高温処理した際に有機層の発泡などの故障が発生し、隣接する無機層にダメージを与えてしまうことがわかった。特に、２層の無機層の間に挟まれた有機層が隣接する無機層に大きなダメージを与えることが分かった。本発明は、かかる問題点を解決したものであり、塗布によって有機層を層状に形成しても、有機層の発砲などの故障が発生しにくいバリア性積層体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる状況のもと、本願発明者が検討を行ったところ、特定の粘度以上の重合性モノマーを含む重合性組成物を塗布硬化して有機層を形成することにより、高温処理時の有機層の故障発生率を顕著に低下させることが可能であることを見出したこの効果は、アルコキシシリル基モノマー組成物を塗布硬化して形成することにより、より顕著であることが分かった。さらに、光硬化の光照射量を特定量以下とすることにより、特に顕著に、有機層の発泡等の故障を抑制できることが分かった。
【０００６】
具体的には、上記課題は下記手段により達成されることを見出した。
（１）無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
（２）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、（１）に記載のバリア性積層体。
（３）前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、（１）または（２）に記載のバリア性積層体。
（４）前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、（１）または（２）に記載のバリア性積層体。
（５）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が４である、（１）〜（４）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（６）前記無機層が、アルミニウムおよび／またはケイ素の酸化物および／または窒化物を含む、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（７）前記重合性組成物が、さらに酸性モノマーを含む、（１）〜（６）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（８）基材フィルムの上に、（１）〜（７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体を有する、ガスバリアフィルム。
（９）前記基材フィルムが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムである、（８）に記載のガスバリアフィルム。
（１０）（１）〜（７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体または（８）または（９）に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
（１１）無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体の製造方法であって、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上含む重合性組成物を無機層上に、塗布し硬化することを特徴とする、バリア性積層体の製造方法。
（１２）前記重合性組成物がさらに（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む、（１１）に記載の製造方法。
（１３）前記重合性組成物を紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下の条件で光硬化して照射することを特徴とする、（１１）または（１２）に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１４）前記重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、（１１）〜（１３）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１５）前記無機層が、プラズマＣＶＤ法によって成膜される、（１１）〜（１４）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１６）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、（１１）〜（１５）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１７）前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、（１１）〜（１６）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１８）前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、（１１）〜（１７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１９）（８）または（９）に記載のガスバリアフィルムを適用した後、１５０℃以上、１時間以上で処理することを含む、デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、有機層の発泡が抑制されたバリア性積層体およびガスバリアフィルムを提供することが可能になった。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
【０００９】
本発明のバリア性積層体は、無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであることを特徴とする。
従来から、多官能（メタ）アクリレートを有機層の材料として用いる場合、塗布によって、有機層を層状にして硬化することが有益であると考えられていた。しかしながら、本願発明者が検討を行ったところ、無機層に挟まれている層を多官能（メタ）アクリレートを用いた有機層を塗布によって形成すると、高温処理時に性能劣化が生じる場合があることが分かった。かかる状況のもと、本発明では、特定の重合性組成物を採用することにより、塗布によって有機層を形成しても、バリア性を維持しつつ性能劣化が生じないバリア性積層体の作成に成功したものである。そのため、該有機層に隣接する無機層にダメージを与えることがなくなる。このような問題は、気相蒸着重合では影響は少なく、溶剤塗布によって大面積に有機層を作製する場合に生じる問題である。
【００１０】
次に本発明の重合性組成物に含まれる（メタ）アクリレートについて説明する。
【００１１】
（メタ）アクリレート
本発明で用いる重合性組成物は、必須成分として、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを含む。このような（メタ）アクリレートを含むことにより、塗布によって有機層を形成しても、発泡を抑制することが可能になる。
（メタ）アクリレートは、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、硬化前の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体がより好ましく、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体がさらに好ましく、特に好ましくは固体である。液体である場合の粘度の上限値は特に定めるものではないが、通常、３００００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることが好ましい。
さらに、（メタ）アクリレートは、その（メタ）アクリル当量が２６０以下である。このような化合物を用いるとにより、高いバリア性を維持することが可能になる。ここで、（メタ）アクリル当量とは、（メタ）アクリロイル基１モル当たりの分子量である。本発明において、（メタ）アクリル当量は、２００以下が好ましい。（メタ）アクリル当量の下限値は特に定めるものではないが、通常、７０以上である。
また、本発明で用いる（メタ）アリレート（１）は、（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５であることが好ましく、４であることがより好ましい。
本発明で用いる（メタ）アクリレートは、炭素原子、酸素原子、水素原子のみからなることが好ましく、下記一般式（Ａ）または一般式（Ｂ）で表されるか化合物であることがより好ましい。
【化１】
（一般式（Ａ）中、Ａｃは、それぞれ、（メタ）アクリロイルオキシ基を示し、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、−ＣＨ（ＯＨ）−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基である。）
【化２】
（一般式（Ｂ）中、Ａｃは、それぞれ、（メタ）アクリロイルオキシ基を示し、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、ＣＨ（ＯＨ）−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基である。Ｒ1およびＲ2は、それぞれ、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である。）
【００１２】
一般式（Ａ）および一般式（Ｂ）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基であることが好ましい。
一般式（Ｂ）において、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ、エチル基が好ましい。
【００１３】
以下に本発明で用いられる（メタ）アクリレートの例を示すが、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１４】
【化３】
【００１５】
【化４】
【００１６】
【化５】
【００１７】
【化６】
【００１８】
本発明では、（メタ）アクリレートを重合性組成物の固形分に対し、５０質量％以上含み、７０質量％以上含むことが好ましい。上限値としては特に定めるものではないが、通常、９５質量％以下である。
また、本発明では、（メタ）アクリレートを２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、５０質量％以上であればよい。
【００１９】
シランカップリング剤
本発明で用いる重合性組成物は、さらに、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含むことが好ましい。このような化合物を含むことにより、発泡がより効果的に抑制される。
（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤としては、アルコキシシリル基を含むものが好ましく、アルコキシメチル基、アルコキシエチル基を含むものがより好ましい。
シランカップリング剤が含むアルコキシシリル基としては、下記一般式（１）で表されるものであることが好ましい。
一般式（１）
（Ｒ1）m−Ｓｉ−（Ｒ2）n
［上式において、Ｒ1はアルコキシ基であり、Ｒ2は（メタ）アクリロイルオキシ基を含む有機基を表す。ｍは１〜３の整数であり、ｎは４−ｍの整数である。ｍが２または３であるとき、２つまたは３つのＲ1は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、ｎが２または３であるとき、２つまたは３つのＲ2は互いに同一であっても異なっていてもよい。］
【００２０】
一般式（１）において、Ｒ1は好ましくは炭素数１〜６のアルコキシ基であり、炭素数１〜４のアルコキシ基がより好ましい。一般式（１）において、Ｒ1が複数存在する場合は、Ｒ1は互いに同一であっても異なっていても構わないが、好ましいのは同一である場合である。
【００２１】
一般式（１）において、Ｒ2で表される有機基の炭素数は、好ましくは２〜１８であり、より好ましくは３〜１４であり、さらに好ましくは４〜１０である。一般式（１）において、Ｒ2が複数存在する場合は、Ｒ2は互いに同一であっても異なっていても構わないが、好ましいのは同一である場合である。（メタ）アクリロイルオキシ基は、通常、分子の末端に含まれる。
【００２２】
一般式（１）において、ｍは１〜３の整数であり、ｎは４−ｍの整数であるが、好ましくはｍが２または３であり、ｎが１または２である場合であり、より好ましくはｍが３であり、ｎが１である場合である。
以下に本発明で用いられるシランカップリング剤の例を示すが、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２３】
【化７】
【００２４】
本発明では、シランカップリング剤を重合性組成物の固形分に対し、３〜３０質量％含むことが好ましく、１０〜２５質量％含むことがより好ましい。
また、本発明では、シランカップリング剤を２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、上記範囲となる。
【００２５】
（酸性モノマー）
本発明で用いる重合性組成物には、酸性モノマーが含まれていても良い。酸性モノマーを含めることにより、得られるバリア性積層体の層間密着性がより向上する。また、シランカップリング剤と組み合わせて用いた場合、シランカップリング剤の加水分解を促進し、本発明の発砲がより効果的に抑制される。したがって、酸性モノマーは、本発明で用いるシランカップリング剤と併用することが好ましい。
酸性モノマーとは、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸等の酸性基を含有するモノマーをいう。本発明で用いる酸性モノマーは、カルボン酸基またはリン酸基を含有するモノマーが好ましく、カルボン酸基またはリン酸基を含有する（メタ）アクリレートがより好ましく、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートがさらに好ましい。
【００２６】
（リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート）
リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートとしては、下記一般式（Ｐ）で表される化合物を含んでいることがより好ましい。リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートを含むことにより、無機層との密着性がより向上する。
一般式（Ｐ）
【化８】
（一般式（Ｐ）中、Ｚ1はＡｃ2−Ｏ−Ｘ2−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｚ2はＡｃ3−Ｏ−Ｘ3−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ａｃ1、Ａｃ2およびＡｃ3はそれぞれアクリロイル基またはメタクリロイル基を表し、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3はそれぞれ２価の連結基を表す。）
一般式（Ｐ）で表される化合物は、以下の一般式（Ｐ−１）で表される単官能モノマー、以下の一般式（Ｐ−２）で表される２官能モノマー、および以下の一般式（Ｐ−３）で表される３官能モノマー、ならびにこれらの混合物が好ましい。
一般式（Ｐ−１）
【化９】
一般式（Ｐ−２）
【化１０】
一般式（Ｐ−３）
【化１１】
【００２７】
Ａｃ1、Ａｃ2、Ａｃ3、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3の定義は、一般式（Ｐ）における定義と同じである。一般式（Ｐ−１）および（Ｐ−２）において、Ｒ1は重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｒ2は重合性基を有しない置換基または水素原子を表す。
一般式（Ｐ）、（Ｐ−１）〜（Ｐ−３）において、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3は、２価の連結基を表すが、そのような２価の連結基の例として、アルキレン基（例えば、エチレン基、１，２−プロピレン基、２，２−プロピレン基（２，２−プロピリデン基、１，１−ジメチルメチレン基とも呼ばれる）、１，３−プロピレン基、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン基、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロピレン基、１，６−ヘキシレン基、１，９−ノニレン基、１，１２−ドデシレン基、１，１６−ヘキサデシレン基等）、アリーレン基（例えば、フェニレン基、ナフチレン基）、エーテル基、イミノ基、カルボニル基、スルホニル基、およびこれらの２価の基が複数個直列に結合した２価残基（例えば、ポリエチレンオキシエチレン基、ポリプロピレンオキシプロピレン基、２，２−プロピレンフェニレン基等）を挙げることができる。これらの基は置換基を有してもよい。この中でも、アルキレン基、アリーレン基およびこれらが複数直列に結合した２価の基が好ましく、無置換のアルキレン基、無置換のアリーレン基およびこれらが複数直列に結合した２価の基がより好ましい。
Ｘ1、Ｘ2およびＸ3として好ましいのは、アルキレン基、またはアルキレンオキシカルボニルアルキレン基、ならびに、これらの組み合わせである。
一般式（Ｐ）、（Ｐ−１）〜（Ｐ−３）において、重合性基を有しない置換基としては、例えばアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた基などを挙げることができる。好ましいのはアルキル基である。
アルキル基の炭素数は、１〜１２が好ましく、１〜９がより好ましく、１〜６がさらに好ましい。アルキル基の具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。アルキル基は、直鎖状であっても分枝状であっても環状であっても構わないが、好ましいのは直鎖アルキル基である。アルキル基は、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基などで置換されていてもよい。
アリール基の炭素数は、６〜１４が好ましく、６〜１０がより好ましい。アリール基の具体例として、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基が挙げられる。アリール基は、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などで置換されていてもよい。
本発明では、一般式（Ｐ）で表されるモノマーを１種類だけ用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、組み合わせて用いる場合は、一般式（Ｐ−１）で表される単官能モノマー、一般式（Ｐ−２）で表される２官能モノマー、および一般式（Ｐ−３）で表される３官能モノマーのうちの２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、上記のリン酸エステル基を有する重合性モノマー類として、日本化薬（株）製のＫＡＹＡＭＥＲシリーズ、ユニケミカル（株）製のＰｈｏｓｍｅｒシリーズ等、市販されている化合物をそのまま用いてもよく、新たに合成された化合物を用いてもよい。
【００２８】
酸性モノマーは、重合性組成物の固形分に対し、０．５〜１０質量％含むことが好ましく、１〜７質量％含むことがより好ましい。
また、本発明では、酸性モノマーを２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、上記範囲となる。
【００２９】
以下に、本発明で好ましく用いられる酸性モノマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００３０】
【化１２】
【００３１】
本発明の重合性組成物に含まれる重合性化合物は、その９０質量％以上が、（メタ）アクリレート、シランカップリング剤および酸性モノマーのいずれかであることが好ましく、実質的に、重合性成分の全てが、（メタ）アクリレート、シランカップリング剤および酸性モノマーのいずれかであることがより好ましい。
【００３２】
（溶剤）
本発明の重合性組成物は、通常、溶剤を含んでいる。溶剤としては、ケトン、エステル系の溶剤が例示され、２−ブタノン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンが好ましい。
溶剤の含量は、重合性組成物の６０〜９７質量％が好ましく、７０〜９５質量％がより好ましい。
【００３３】
（重合開始剤）
本発明で用いる重合性組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。光重合開始剤を用いる場合、その含量は、重合性化合物の合計量の０．１モル％以上であることが好ましく、０．５〜２モル％であることがより好ましい。このような組成とすることにより、活性成分生成反応を経由する重合反応を適切に制御することができる。光重合開始剤の例としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュア（Irgacure）シリーズ（例えば、イルガキュア６５１、イルガキュア７５４、イルガキュア１８４、イルガキュア２９５９、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えば、ダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、日本シーベルヘグナー社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えば、エザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴ、エザキュアＫＴＯ４６など）等が挙げられる。
【００３４】
（有機層の形成方法）
有機層の形成方法としては、溶液塗布によるものであれば、特に定めるものではないが、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。
【００３５】
本発明では、通常、重合性化合物を含む組成物を、光照射して硬化させるが、照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下が好ましく、１０００ｍｗ／ｓｅｃ以下がより好ましい。下限値としては特に定めるものではないが、通常、５０ｍｗ／ｓｅｃ以上が好ましい。このような範囲とすることにより、有機層の発泡をより効果的に抑制することが可能になる。
また、本発明においては、重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることが好ましく、１２００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることがより好ましい。下限値としては特に定めるものではないが、通常、１００ｍｊ／ｓｅｃ以上が好ましい。このような範囲とすることにより、有機層の発泡をより効果的に抑制することが可能になる。
本発明では、また、空気中の酸素によって重合阻害を受けるため、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００３６】
本発明における有機層は、平滑で、膜硬度が高いことが好ましい。
有機層を構成する重合性モノマーの重合率は８５％以上であることが好ましく、８８％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９２％以上であることが特に好ましい。ここでいう重合率とは重合性組成物中の全ての重合性基（例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。重合率は赤外線吸収法によって定量することができる。
【００３７】
有機層の膜厚については特に限定はないが、薄すぎると膜厚の均一性を得ることが困難になるし、厚すぎると外力によりクラックを発生してバリア性が低下する。かかる観点から、有機層の厚みは５０ｎｍ〜２０００ｎｍが好ましく、２００ｎｍ〜１５００ｎｍがより好ましい。
また、有機層は先に記載したとおり平滑であることが好ましい。有機層の平滑性は１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満が好ましく、０．５ｎｍ未満であることがより好ましい。有機層の表面にはパーティクル等の異物、突起が無いことが要求される。このため、有機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。
有機層の硬度は高いほうが好ましい。有機層の硬度が高いと、無機層が平滑に成膜されその結果としてバリア能が向上することがわかっている。有機層の硬度はナノインデンテーション法に基づく微小硬度として表すことができる。有機層の微小硬度は１００Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましく、１５０Ｎ／ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３８】
（無機層）
無機層は、通常、金属化合物からなる薄膜の層である。無機層の形成方法は、目的の薄膜を形成できる方法であればいかなる方法でも用いることができる。例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）、めっきやゾルゲル法等の液相成長法があり、プラズマＣＶＤ法が好ましい。無機層に含まれる成分は、上記性能を満たすものであれば特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物または金属酸化炭化物であり、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅおよびＴａから選ばれる１種以上の金属を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物または酸化炭化物などを好ましく用いることができる。これらの中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＺｎおよびＴｉから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましく、特にＳｉまたはＡｌの金属酸化物または窒化物が好ましい。これらは、副次的な成分として他の元素を含有してもよい。
本発明により形成される無機層の平滑性は、１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満であることが好ましく、０．５ｎｍ以下がより好ましい。無機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。
【００３９】
無機層の厚みに関しては特に限定されないが、１層に付き、通常、５〜５００ｎｍの範囲内であり、好ましくは１０〜２００ｎｍである。無機層は複数のサブレイヤーから成る積層構造であってもよい。この場合、各サブレイヤーが同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
【００４０】
（有機層と無機層の積層）
有機層と無機層の積層は、所望の層構成に応じて有機層と無機層を順次繰り返し製膜することにより行うことができる。本発明では、少なくとも、無機層、有機層および無機層が該順に互いに隣接する構成を有しているが、さらに、有機層および無機層が積層していてもよい。
【００４１】
（機能層）
本発明のデバイスにおいては、バリア性積層体上、もしくはその他の位置に、機能層を有していても良い。機能層については、特開２００６−２８９６２７号公報の段落番号００３６〜００３８に詳しく記載されている。これら以外の機能層の例としてはマット剤層、保護層、耐溶剤層、帯電防止層、平滑化層、密着改良層、遮光層、反射防止層、ハードコート層、応力緩和層、防曇層、防汚層、被印刷層、易接着層等が挙げられる。
【００４２】
バリア性積層体の用途
本発明のバリア性積層体は、通常、支持体の上に設けるが、この支持体を選択することによって、様々な用途に用いることができる。支持体には、基材フィルムのほか、各種のデバイス、光学部材等が含まれる。具体的には、本発明のバリア性積層体はガスバリアフィルムのバリア層として用いることができる。また、本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、バリア性を要求するデバイスの封止にも用いることができる。本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、光学部材にも適用することができる。以下、これらについて詳細に説明する。
【００４３】
＜ガスバリアフィルム＞
ガスバリアフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルム上に形成されたバリア性積層体とを有する。ガスバリアフィルムにおいて、本発明のバリア性積層体は、基材フィルムの片面にのみ設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
また、本発明におけるガスバリアフィルムは大気中の酸素、水分、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等を遮断する機能を有するバリア層を有するフィルム基板である。
ガスバリアフィルムを構成する層数に関しては特に制限はないが、典型的には２層〜３０層が好ましく、３層〜２０層がさらに好ましい。
【００４４】
（基材フィルム）
本発明におけるガスバリアフィルムは、通常、基材フィルムとして、プラスチックフィルムを用いる。
特に本発明では、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムを用いることが好ましい。このような耐熱性の高い基材フィルムを用いることにより、素子に組み込んだ後高熱で処理しても、ダメージを受けにくいという利点がある。このような熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：１２０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ：１４０℃）、脂環式ポリオレフィン（例えば日本ゼオン(株)製 ゼオノア１６００：１６０℃）、ポリアリレート（ＰＡｒ：２１０℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：２２０℃）、ポリスルホン（ＰＳＦ：１９０℃）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ：特開２００１−１５０５８４号公報の化合物：１６２℃）、ポリイミド（例えば三菱ガス化学（株）ネオプリム：２６０℃）、フルオレン環変性ポリカーボネート（ＢＣＦ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２２５℃）、脂環変性ポリカーボネート（ＩＰ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２０５℃）、アクリロイル化合物（特開２００２−８０６１６号公報の化合物：３００℃以上）が挙げられる（括弧内はＴｇを示す）。特に、透明性を求める場合には脂環式ポレオレフィン等を使用するのが好ましい。
【００４５】
本発明の基板は水や酸素等により常温常圧下における使用によっても経年劣化しうる素子の封止に好ましく用いられる。例えば有機ＥＬ素子、液晶表示素子、太陽電池、タッチパネル等が挙げられる。
【００４６】
本発明のバリア性積層体は、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のバリア性積層体を設ける方法である。バリア性積層体を設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
【００４７】
本発明のガスバリアフィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアフィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
【００４８】
＜デバイス＞
本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは空気中の化学成分（酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等）によって性能が劣化するデバイスに好ましく用いることができる。前記デバイスの例としては、例えば、有機ＥＬ素子、液晶表示素子、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池等）等の電子デバイスを挙げることができ有機ＥＬ素子に好ましく用いられる。
【００４９】
本発明のバリア性積層体は、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のバリア性積層体を設ける方法である。バリア性積層体を設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
【００５０】
本発明のガスバリアフィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアフィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
【００５１】
（有機ＥＬ素子）
ガスバリアフィルム用いた有機ＥＬ素子の例は、特開２００７−３０３８７号公報に詳しく記載されている。
【００５２】
（液晶表示素子）
液晶表示素子としては、特開２００９−１７２９９３号公報の段落番号００４４の記載を参酌することができる。
【００５３】
（その他）
その他の適用例としては、特表平１０−５１２１０４号公報に記載の薄膜トランジスタ、特開平５−１２７８２２号公報、特開２００２−４８９１３号公報等に記載のタッチパネル、特開２０００−９８３２６号公報に記載の電子ペーパー、特願平７−１６０３３４号公報に記載の太陽電池等が挙げられる。
【００５４】
＜光学部材＞
本発明のガスバリアフィルムを用いる光学部材の例としては円偏光板等が挙げられる。（円偏光板）
本発明におけるかすバリアフィルムを基板としλ／４板と偏光板とを積層し、円偏光板を作製することができる。この場合、λ／４板の遅相軸と偏光板の吸収軸とが４５°になるように積層する。このような偏光板は、長手方向（ＭＤ）に対し４５°の方向に延伸されているものを用いることが好ましく、例えば、特開２００２−８６５５５４号公報に記載のものを好適に用いることができる。
【００５５】
また、従来のバリア性積層体は、有機ＥＬ素子等に組み込む際に、加熱を行うと有機層が故障が発生して有機層自体や隣接する無機層にダメージを与えていたが、本発明では、このような問題点も回避できた点でさらに有意義である。例えば、１５０℃以上で、１時間以上、好ましくは、１７０〜２００℃で、１〜３時間加熱処理しても、ガスバリアフィルムがバリア性を維持したものとすることができる。
そもそも、高温処理によって発泡故障が生じるということ自体、全く知られておらず、本発明はかかる観点からも有意義である。具体的には、本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、２００℃で、２時間以上加熱してもバリア性能を維持し、１５ｃｍ×２５ｃｍのサイズにおける発泡故障を１０個以下とすることも可能である。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
【００５７】
ガスバリアフィルムの作成
ＰＥＮフィルム（帝人デュポン・テオネックスＱ６５ＦＡ、厚さ１００μｍ、Ｔｇ：１１３℃）をＡ４サイズに裁断し、その表面に以下の手順で、無機層、有機層、無機層を該順に形成して評価した。
【００５８】
（無機層の作成）
ＰＥＮフィルムの表面に、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＮ膜を作成した。
【００５９】
（重合性組成物の調製）
下記表に示す組成を有するアクリレート化合物を７．２ｇ、紫外線重合開始剤（日本シーベルヘグナー製、ＫＴＯ４６）０．６ｇ、および２−ブタノン１１０ｇからなる重合性組成物を調製した。また、添加剤を加える場合は、さらに、酸性モノマー（日本化薬製、ＰＭ−２１）０．５ｇおよび／または３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学製、ＫＢＭ５１０３）１．６ｇも配合した。
【００６０】
＜溶剤塗布＞
ＰＥＮフィルム上に、上記で調製した重合性組成物を、スピンコーターを用いて塗布し、窒素置換法によって酸素濃度が０．１％以下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を下記表に示す積算光量および照度にて照射して有機層を硬化させ、膜厚が約５００ｎｍの有機層を形成した。
【００６１】
＜気相成膜＞
ＰＥＮフィルム上に、上記で調製した重合性組成物を、真空中でフラッシュ蒸着させ、そのまま真空中で高圧水銀ランプを用いて紫外線を下記表に示す積算光量および照度にて照射して有機層を硬化させ、膜厚が約５００ｎｍの有機層を形成した。
【００６２】
（無機層の作成）
上記有機層の表面に、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を作成した。
【００６３】
得られたガスバリアフィルムについて、以下の評価を行った。
（カルシウム法によるバリア性能評価）
G.NISATO、P.C.P.BOUTEN、P.J.SLIKKERVEERらSID Conference Record of the International Display Research Conference 1435-1438頁に記載の方法を用いて水蒸気透過率（ｇ／ｍ2／ｄａｙ）を測定した。このときの温度は４０℃、相対湿度は９０％とした。
【００６４】
（２スタック品の作成）
上記ガスバリアフィルムの無機層の表面に、さらに、有機層および無機層を該順に積層した。
【００６５】
（加熱評価）
上記のように作成した２スタック品について、２００℃のオーブンで２時間ベーキングを行った後の、中央１５ｃｍ×２５ｃｍの部分の膨れの個数をカウントした。
【００６６】
下記表中の化合物は下記のとおりである。
ＰＥ−４Ａ：共栄社化学製、ライトアクリレートＰＥ−４Ａ、官能基数４
Ｍ−４０８：東亜合成製、アロニックスＭ−４０８、官能基数３
Ａ−ＢＰＥ−４：新中村化学製、ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ−４、官能基数２
Ｍ−３５０：東亜合成製、アロニックスＭ−３５０、官能基数３
Ａ−ＢＰＥ−１０：新中村化学製、ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ−１０、官能基数２
７０１Ａ：新中村化学製、ＮＫエステル７０１Ａ、官能基数２
Ａ−６００：新中村化学製 ＮＫエステルＡ−６００、官能基数２
【００６７】
下記表において、固体または液体の状態は、２５℃１気圧におけるものである。粘度は、２５℃１気圧において、Ｅ型粘度計を用いて測定した場合の粘度であり、単位はｍＰａ・ｓである。添加剤が○の場合は、上記酸性モノマーおよび３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの両方を含んでいることを意味している。ＵＶ照度の単位は、「ｍｗ／ｓｅｃ」である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
上記表から明らかなとおり、本発明で用いる重合性組成物を用いる場合、塗布によって有機層を層状に形成して硬化させても、気相蒸着によって有機層を形成した場合と同様のレベルまで膨れ個数を減らすことができた（実施例８と比較例１）。さらに、膨れ個数の減少は、アルコキシシリル基を含むアクリレートを添加した場合にさらに顕著であることが分かった（実施例１と実施例３、実施例４と実施例８）。また、塗布によって有機層を層状に形成して硬化させても、重合性組成物に含まれる（メタ）アクリレートの粘度が低い場合（比較例２、比較例６、比較例７）、膨れ個数が多くなってしまうことが分かった。特に、比較例２と比較例４の比較から明らかなとおり、同じアクリレートを主成分とする重合性組成物であっても、本発明の範囲外の重合性組成物を用いた場合、有機層を気相蒸着にて製膜した方が圧倒的に膨れ個数が少ないことが分かった。すなわち、本発明で採用する重合性組成物の組成が有機層を塗布にて形成する場合に、大きく寄与していることが分かる。特に、比較例２では、アルコキシシリル基を含むアクリレートを添加しているにもかかわらず、膨れ個数について顕著に劣っている。
以上より、重合性組成物として、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上を含む組成物を層状に塗布して有機層を設けることによって、気体蒸着と同等の優れたバリア性積層体が得られることが分かった。そして、その効果は、重合性組成物が（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む場合にさらに顕著であることが分かった。
さらに、有機層を硬化させる際の、ＵＶ照度を１０００ｍｗ／ｓ以下とすることにより、膨れ個数がより減少することが分かった。
【００７０】
有機ＥＬ発光素子の作成
ＩＴＯ膜を有する導電性のガラス基板（表面抵抗値１０Ω／□）を２−プロパノールで洗浄した後、１０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この基板（陽極）上に真空蒸着法にて以下の化合物層を順次蒸着した。
（第１正孔輸送層）
銅フタロシアニン：膜厚１０ｎｍ
（第２正孔輸送層）
Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ジナフチルベンジジン：膜厚４０ｎｍ
（発光層兼電子輸送層）
トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム：膜厚６０ｎｍ
（電子注入層）
フッ化リチウム：膜厚１ｎｍ
この上に、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着して陰極とし、その上に厚さ３μｍ窒化珪素膜を平行平板ＣＶＤ法によって付け、有機ＥＬ素子を作成した。
次に、熱硬化型接着剤（エポテック３１０、ダイゾーニチモリ（株））を用いて、作成した有機ＥＬ素子上と、実施例１で作成したで作製したガスバリアフィルムを、１８０℃で２時間処理し、その後、バリア性積層体が有機ＥＬ素子の側となるように貼り合せ、６５℃で３時間加熱して接着剤を硬化させた。
作成直後の有機ＥＬ素子をソースメジャーユニット（ＳＭＵ２４００型、Keithley社製）を用いて７Ｖの電圧を印加して発光させた。顕微鏡を用いて発光面状を観察したところ、ダークスポットの無い均一な発光を与えることが確認された。
一方、ガスバリアフィルムを比較例２で作成したガスバリアフィルムに代え、他は同様に行った場合、ダークスポットにムラがみられ、均一な発光が得られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリア性積層体およびこれを用いたガスバリアフィルムに関する。さらに、かかるバリア性積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々のガスバリアフィルムが検討されている（特許文献１〜６）。ここで、有機層を作成する際、官能基の数が多いモノマーを光硬化させて形成するとバリア性能が向上することが知られている。このような官能基の数が多いモノマーは、塗布により層状に形成することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０５３５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−３０２９０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０５３２１号公報
【特許文献４】特開平１０−２７８１６７号公報
【特許文献５】特開２００６−１９３５９６号公報
【特許文献６】特開２００７−７６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、官能基の数が多いモノマーを塗布により層状に形成し、硬化すると、高温処理した際に有機層の発泡などの故障が発生し、隣接する無機層にダメージを与えてしまうことがわかった。特に、２層の無機層の間に挟まれた有機層が隣接する無機層に大きなダメージを与えることが分かった。本発明は、かかる問題点を解決したものであり、塗布によって有機層を層状に形成しても、有機層の発砲などの故障が発生しにくいバリア性積層体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる状況のもと、本願発明者が検討を行ったところ、特定の粘度以上の重合性モノマーを含む重合性組成物を塗布硬化して有機層を形成することにより、高温処理時の有機層の故障発生率を顕著に低下させることが可能であることを見出したこの効果は、アルコキシシリル基モノマー組成物を塗布硬化して形成することにより、より顕著であることが分かった。さらに、光硬化の光照射量を特定量以下とすることにより、特に顕著に、有機層の発泡等の故障を抑制できることが分かった。
【０００６】
具体的には、上記課題は下記手段により達成されることを見出した。
（１）無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
（２）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、（１）に記載のバリア性積層体。
（３）前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、（１）または（２）に記載のバリア性積層体。
（４）前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、（１）または（２）に記載のバリア性積層体。
（５）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が４である、（１）〜（４）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（６）前記無機層が、アルミニウムおよび／またはケイ素の酸化物および／または窒化物を含む、（１）〜（５）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（７）前記重合性組成物が、さらに酸性モノマーを含む、（１）〜（６）のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
（８）基材フィルムの上に、（１）〜（７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体を有する、ガスバリアフィルム。
（９）前記基材フィルムが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムである、（８）に記載のガスバリアフィルム。
（１０）（１）〜（７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体または（８）または（９）に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
（１１）無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体の製造方法であって、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上含む重合性組成物を無機層上に、塗布し硬化することを特徴とする、バリア性積層体の製造方法。
（１２）前記重合性組成物がさらに（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む、（１１）に記載の製造方法。
（１３）前記重合性組成物を紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下の条件で光硬化して照射することを特徴とする、（１１）または（１２）に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１４）前記重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、（１１）〜（１３）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１５）前記無機層が、プラズマＣＶＤ法によって成膜される、（１１）〜（１４）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１６）前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、（１１）〜（１５）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１７）前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、（１１）〜（１６）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１８）前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、（１１）〜（１７）のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
（１９）（８）または（９）に記載のガスバリアフィルムを適用した後、１５０℃以上、１時間以上で処理することを含む、デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、有機層の発泡が抑制されたバリア性積層体およびガスバリアフィルムを提供することが可能になった。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
【０００９】
本発明のバリア性積層体は、無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであることを特徴とする。
従来から、多官能（メタ）アクリレートを有機層の材料として用いる場合、塗布によって、有機層を層状にして硬化することが有益であると考えられていた。しかしながら、本願発明者が検討を行ったところ、無機層に挟まれている層を多官能（メタ）アクリレートを用いた有機層を塗布によって形成すると、高温処理時に性能劣化が生じる場合があることが分かった。かかる状況のもと、本発明では、特定の重合性組成物を採用することにより、塗布によって有機層を形成しても、バリア性を維持しつつ性能劣化が生じないバリア性積層体の作成に成功したものである。そのため、該有機層に隣接する無機層にダメージを与えることがなくなる。このような問題は、気相蒸着重合では影響は少なく、溶剤塗布によって大面積に有機層を作製する場合に生じる問題である。
【００１０】
次に本発明の重合性組成物に含まれる（メタ）アクリレートについて説明する。
【００１１】
（メタ）アクリレート
本発明で用いる重合性組成物は、必須成分として、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを含む。このような（メタ）アクリレートを含むことにより、塗布によって有機層を形成しても、発泡を抑制することが可能になる。
（メタ）アクリレートは、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、硬化前の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体がより好ましく、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体がさらに好ましく、特に好ましくは固体である。液体である場合の粘度の上限値は特に定めるものではないが、通常、３００００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることが好ましい。
さらに、（メタ）アクリレートは、その（メタ）アクリル当量が２６０以下である。このような化合物を用いるとにより、高いバリア性を維持することが可能になる。ここで、（メタ）アクリル当量とは、（メタ）アクリロイル基１モル当たりの分子量である。本発明において、（メタ）アクリル当量は、２００以下が好ましい。（メタ）アクリル当量の下限値は特に定めるものではないが、通常、７０以上である。
また、本発明で用いる（メタ）アリレート（１）は、（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５であることが好ましく、４であることがより好ましい。
本発明で用いる（メタ）アクリレートは、炭素原子、酸素原子、水素原子のみからなることが好ましく、下記一般式（Ａ）または一般式（Ｂ）で表されるか化合物であることがより好ましい。
【化１】
（一般式（Ａ）中、Ａｃは、それぞれ、（メタ）アクリロイルオキシ基を示し、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、−ＣＨ（ＯＨ）−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基である。）
【化２】
（一般式（Ｂ）中、Ａｃは、それぞれ、（メタ）アクリロイルオキシ基を示し、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、ＣＨ（ＯＨ）−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基である。Ｒ1およびＲ2は、それぞれ、水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である。）
【００１２】
一般式（Ａ）および一般式（Ｂ）において、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3およびＬ4は、それぞれ、−ＣＨ2−、−Ｏ−またはこれらの組み合わせからなる基であることが好ましい。
一般式（Ｂ）において、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ、エチル基が好ましい。
【００１３】
以下に本発明で用いられる（メタ）アクリレートの例を示すが、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１４】
【化３】
【００１５】
【化４】
【００１６】
【化５】
【００１７】
【化６】
【００１８】
本発明では、（メタ）アクリレートを重合性組成物の固形分に対し、５０質量％以上含み、７０質量％以上含むことが好ましい。上限値としては特に定めるものではないが、通常、９５質量％以下である。
また、本発明では、（メタ）アクリレートを２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、５０質量％以上であればよい。
【００１９】
シランカップリング剤
本発明で用いる重合性組成物は、さらに、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含むことが好ましい。このような化合物を含むことにより、発泡がより効果的に抑制される。
（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤としては、アルコキシシリル基を含むものが好ましく、アルコキシメチル基、アルコキシエチル基を含むものがより好ましい。
シランカップリング剤が含むアルコキシシリル基としては、下記一般式（１）で表されるものであることが好ましい。
一般式（１）
（Ｒ1）m−Ｓｉ−（Ｒ2）n
［上式において、Ｒ1はアルコキシ基であり、Ｒ2は（メタ）アクリロイルオキシ基を含む有機基を表す。ｍは１〜３の整数であり、ｎは４−ｍの整数である。ｍが２または３であるとき、２つまたは３つのＲ1は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、ｎが２または３であるとき、２つまたは３つのＲ2は互いに同一であっても異なっていてもよい。］
【００２０】
一般式（１）において、Ｒ1は好ましくは炭素数１〜６のアルコキシ基であり、炭素数１〜４のアルコキシ基がより好ましい。一般式（１）において、Ｒ1が複数存在する場合は、Ｒ1は互いに同一であっても異なっていても構わないが、好ましいのは同一である場合である。
【００２１】
一般式（１）において、Ｒ2で表される有機基の炭素数は、好ましくは２〜１８であり、より好ましくは３〜１４であり、さらに好ましくは４〜１０である。一般式（１）において、Ｒ2が複数存在する場合は、Ｒ2は互いに同一であっても異なっていても構わないが、好ましいのは同一である場合である。（メタ）アクリロイルオキシ基は、通常、分子の末端に含まれる。
【００２２】
一般式（１）において、ｍは１〜３の整数であり、ｎは４−ｍの整数であるが、好ましくはｍが２または３であり、ｎが１または２である場合であり、より好ましくはｍが３であり、ｎが１である場合である。
以下に本発明で用いられるシランカップリング剤の例を示すが、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２３】
【化７】
【００２４】
本発明では、シランカップリング剤を重合性組成物の固形分に対し、３〜３０質量％含むことが好ましく、１０〜２５質量％含むことがより好ましい。
また、本発明では、シランカップリング剤を２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、上記範囲となる。
【００２５】
（酸性モノマー）
本発明で用いる重合性組成物には、酸性モノマーが含まれていても良い。酸性モノマーを含めることにより、得られるバリア性積層体の層間密着性がより向上する。また、シランカップリング剤と組み合わせて用いた場合、シランカップリング剤の加水分解を促進し、本発明の発砲がより効果的に抑制される。したがって、酸性モノマーは、本発明で用いるシランカップリング剤と併用することが好ましい。
酸性モノマーとは、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸等の酸性基を含有するモノマーをいう。本発明で用いる酸性モノマーは、カルボン酸基またはリン酸基を含有するモノマーが好ましく、カルボン酸基またはリン酸基を含有する（メタ）アクリレートがより好ましく、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートがさらに好ましい。
【００２６】
（リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート）
リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートとしては、下記一般式（Ｐ）で表される化合物を含んでいることがより好ましい。リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレートを含むことにより、無機層との密着性がより向上する。
一般式（Ｐ）
【化８】
（一般式（Ｐ）中、Ｚ1はＡｃ2−Ｏ−Ｘ2−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｚ2はＡｃ3−Ｏ−Ｘ3−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ａｃ1、Ａｃ2およびＡｃ3はそれぞれアクリロイル基またはメタクリロイル基を表し、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3はそれぞれ２価の連結基を表す。）
一般式（Ｐ）で表される化合物は、以下の一般式（Ｐ−１）で表される単官能モノマー、以下の一般式（Ｐ−２）で表される２官能モノマー、および以下の一般式（Ｐ−３）で表される３官能モノマー、ならびにこれらの混合物が好ましい。
一般式（Ｐ−１）
【化９】
一般式（Ｐ−２）
【化１０】
一般式（Ｐ−３）
【化１１】
【００２７】
Ａｃ1、Ａｃ2、Ａｃ3、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3の定義は、一般式（Ｐ）における定義と同じである。一般式（Ｐ−１）および（Ｐ−２）において、Ｒ1は重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｒ2は重合性基を有しない置換基または水素原子を表す。
一般式（Ｐ）、（Ｐ−１）〜（Ｐ−３）において、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3は、２価の連結基を表すが、そのような２価の連結基の例として、アルキレン基（例えば、エチレン基、１，２−プロピレン基、２，２−プロピレン基（２，２−プロピリデン基、１，１−ジメチルメチレン基とも呼ばれる）、１，３−プロピレン基、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン基、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロピレン基、１，６−ヘキシレン基、１，９−ノニレン基、１，１２−ドデシレン基、１，１６−ヘキサデシレン基等）、アリーレン基（例えば、フェニレン基、ナフチレン基）、エーテル基、イミノ基、カルボニル基、スルホニル基、およびこれらの２価の基が複数個直列に結合した２価残基（例えば、ポリエチレンオキシエチレン基、ポリプロピレンオキシプロピレン基、２，２−プロピレンフェニレン基等）を挙げることができる。これらの基は置換基を有してもよい。この中でも、アルキレン基、アリーレン基およびこれらが複数直列に結合した２価の基が好ましく、無置換のアルキレン基、無置換のアリーレン基およびこれらが複数直列に結合した２価の基がより好ましい。
Ｘ1、Ｘ2およびＸ3として好ましいのは、アルキレン基、またはアルキレンオキシカルボニルアルキレン基、ならびに、これらの組み合わせである。
一般式（Ｐ）、（Ｐ−１）〜（Ｐ−３）において、重合性基を有しない置換基としては、例えばアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた基などを挙げることができる。好ましいのはアルキル基である。
アルキル基の炭素数は、１〜１２が好ましく、１〜９がより好ましく、１〜６がさらに好ましい。アルキル基の具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。アルキル基は、直鎖状であっても分枝状であっても環状であっても構わないが、好ましいのは直鎖アルキル基である。アルキル基は、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基などで置換されていてもよい。
アリール基の炭素数は、６〜１４が好ましく、６〜１０がより好ましい。アリール基の具体例として、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基が挙げられる。アリール基は、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などで置換されていてもよい。
本発明では、一般式（Ｐ）で表されるモノマーを１種類だけ用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、組み合わせて用いる場合は、一般式（Ｐ−１）で表される単官能モノマー、一般式（Ｐ−２）で表される２官能モノマー、および一般式（Ｐ−３）で表される３官能モノマーのうちの２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、上記のリン酸エステル基を有する重合性モノマー類として、日本化薬（株）製のＫＡＹＡＭＥＲシリーズ、ユニケミカル（株）製のＰｈｏｓｍｅｒシリーズ等、市販されている化合物をそのまま用いてもよく、新たに合成された化合物を用いてもよい。
【００２８】
酸性モノマーは、重合性組成物の固形分に対し、０．５〜１０質量％含むことが好ましく、１〜７質量％含むことがより好ましい。
また、本発明では、酸性モノマーを２種類以上含んでいても良く、この場合、それらの合計量が、上記範囲となる。
【００２９】
以下に、本発明で好ましく用いられる酸性モノマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００３０】
【化１２】
【００３１】
本発明の重合性組成物に含まれる重合性化合物は、その９０質量％以上が、（メタ）アクリレート、シランカップリング剤および酸性モノマーのいずれかであることが好ましく、実質的に、重合性成分の全てが、（メタ）アクリレート、シランカップリング剤および酸性モノマーのいずれかであることがより好ましい。
【００３２】
（溶剤）
本発明の重合性組成物は、通常、溶剤を含んでいる。溶剤としては、ケトン、エステル系の溶剤が例示され、２−ブタノン、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンが好ましい。
溶剤の含量は、重合性組成物の６０〜９７質量％が好ましく、７０〜９５質量％がより好ましい。
【００３３】
（重合開始剤）
本発明で用いる重合性組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。光重合開始剤を用いる場合、その含量は、重合性化合物の合計量の０．１モル％以上であることが好ましく、０．５〜２モル％であることがより好ましい。このような組成とすることにより、活性成分生成反応を経由する重合反応を適切に制御することができる。光重合開始剤の例としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュア（Irgacure）シリーズ（例えば、イルガキュア６５１、イルガキュア７５４、イルガキュア１８４、イルガキュア２９５９、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えば、ダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、日本シーベルヘグナー社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えば、エザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴ、エザキュアＫＴＯ４６など）等が挙げられる。
【００３４】
（有機層の形成方法）
有機層の形成方法としては、溶液塗布によるものであれば、特に定めるものではないが、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。
【００３５】
本発明では、通常、重合性化合物を含む組成物を、光照射して硬化させるが、照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下が好ましく、１０００ｍｗ／ｓｅｃ以下がより好ましい。下限値としては特に定めるものではないが、通常、５０ｍｗ／ｓｅｃ以上が好ましい。このような範囲とすることにより、有機層の発泡をより効果的に抑制することが可能になる。
また、本発明においては、重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることが好ましく、１２００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることがより好ましい。下限値としては特に定めるものではないが、通常、１００ｍｊ／ｓｅｃ以上が好ましい。このような範囲とすることにより、有機層の発泡をより効果的に抑制することが可能になる。
本発明では、また、空気中の酸素によって重合阻害を受けるため、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。
【００３６】
本発明における有機層は、平滑で、膜硬度が高いことが好ましい。
有機層を構成する重合性モノマーの重合率は８５％以上であることが好ましく、８８％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９２％以上であることが特に好ましい。ここでいう重合率とは重合性組成物中の全ての重合性基（例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。重合率は赤外線吸収法によって定量することができる。
【００３７】
有機層の膜厚については特に限定はないが、薄すぎると膜厚の均一性を得ることが困難になるし、厚すぎると外力によりクラックを発生してバリア性が低下する。かかる観点から、有機層の厚みは５０ｎｍ〜２０００ｎｍが好ましく、２００ｎｍ〜１５００ｎｍがより好ましい。
また、有機層は先に記載したとおり平滑であることが好ましい。有機層の平滑性は１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満が好ましく、０．５ｎｍ未満であることがより好ましい。有機層の表面にはパーティクル等の異物、突起が無いことが要求される。このため、有機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。
有機層の硬度は高いほうが好ましい。有機層の硬度が高いと、無機層が平滑に成膜されその結果としてバリア能が向上することがわかっている。有機層の硬度はナノインデンテーション法に基づく微小硬度として表すことができる。有機層の微小硬度は１００Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましく、１５０Ｎ／ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３８】
（無機層）
無機層は、通常、金属化合物からなる薄膜の層である。無機層の形成方法は、目的の薄膜を形成できる方法であればいかなる方法でも用いることができる。例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）、めっきやゾルゲル法等の液相成長法があり、プラズマＣＶＤ法が好ましい。無機層に含まれる成分は、上記性能を満たすものであれば特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物または金属酸化炭化物であり、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅおよびＴａから選ばれる１種以上の金属を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物または酸化炭化物などを好ましく用いることができる。これらの中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＺｎおよびＴｉから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましく、特にＳｉまたはＡｌの金属酸化物または窒化物が好ましい。これらは、副次的な成分として他の元素を含有してもよい。
本発明により形成される無機層の平滑性は、１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満であることが好ましく、０．５ｎｍ以下がより好ましい。無機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。
【００３９】
無機層の厚みに関しては特に限定されないが、１層に付き、通常、５〜５００ｎｍの範囲内であり、好ましくは１０〜２００ｎｍである。無機層は複数のサブレイヤーから成る積層構造であってもよい。この場合、各サブレイヤーが同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
【００４０】
（有機層と無機層の積層）
有機層と無機層の積層は、所望の層構成に応じて有機層と無機層を順次繰り返し製膜することにより行うことができる。本発明では、少なくとも、無機層、有機層および無機層が該順に互いに隣接する構成を有しているが、さらに、有機層および無機層が積層していてもよい。
【００４１】
（機能層）
本発明のデバイスにおいては、バリア性積層体上、もしくはその他の位置に、機能層を有していても良い。機能層については、特開２００６−２８９６２７号公報の段落番号００３６〜００３８に詳しく記載されている。これら以外の機能層の例としてはマット剤層、保護層、耐溶剤層、帯電防止層、平滑化層、密着改良層、遮光層、反射防止層、ハードコート層、応力緩和層、防曇層、防汚層、被印刷層、易接着層等が挙げられる。
【００４２】
バリア性積層体の用途
本発明のバリア性積層体は、通常、支持体の上に設けるが、この支持体を選択することによって、様々な用途に用いることができる。支持体には、基材フィルムのほか、各種のデバイス、光学部材等が含まれる。具体的には、本発明のバリア性積層体はガスバリアフィルムのバリア層として用いることができる。また、本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、バリア性を要求するデバイスの封止にも用いることができる。本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、光学部材にも適用することができる。以下、これらについて詳細に説明する。
【００４３】
＜ガスバリアフィルム＞
ガスバリアフィルムは、基材フィルムと、該基材フィルム上に形成されたバリア性積層体とを有する。ガスバリアフィルムにおいて、本発明のバリア性積層体は、基材フィルムの片面にのみ設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
また、本発明におけるガスバリアフィルムは大気中の酸素、水分、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等を遮断する機能を有するバリア層を有するフィルム基板である。
ガスバリアフィルムを構成する層数に関しては特に制限はないが、典型的には２層〜３０層が好ましく、３層〜２０層がさらに好ましい。
【００４４】
（基材フィルム）
本発明におけるガスバリアフィルムは、通常、基材フィルムとして、プラスチックフィルムを用いる。
特に本発明では、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムを用いることが好ましい。このような耐熱性の高い基材フィルムを用いることにより、素子に組み込んだ後高熱で処理しても、ダメージを受けにくいという利点がある。このような熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：１２０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ：１４０℃）、脂環式ポリオレフィン（例えば日本ゼオン(株)製 ゼオノア１６００：１６０℃）、ポリアリレート（ＰＡｒ：２１０℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：２２０℃）、ポリスルホン（ＰＳＦ：１９０℃）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ：特開２００１−１５０５８４号公報の化合物：１６２℃）、ポリイミド（例えば三菱ガス化学（株）ネオプリム：２６０℃）、フルオレン環変性ポリカーボネート（ＢＣＦ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２２５℃）、脂環変性ポリカーボネート（ＩＰ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２０５℃）、アクリロイル化合物（特開２００２−８０６１６号公報の化合物：３００℃以上）が挙げられる（括弧内はＴｇを示す）。特に、透明性を求める場合には脂環式ポレオレフィン等を使用するのが好ましい。
【００４５】
本発明の基板は水や酸素等により常温常圧下における使用によっても経年劣化しうる素子の封止に好ましく用いられる。例えば有機ＥＬ素子、液晶表示素子、太陽電池、タッチパネル等が挙げられる。
【００４６】
本発明のバリア性積層体は、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のバリア性積層体を設ける方法である。バリア性積層体を設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
【００４７】
本発明のガスバリアフィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアフィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
【００４８】
＜デバイス＞
本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは空気中の化学成分（酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等）によって性能が劣化するデバイスに好ましく用いることができる。前記デバイスの例としては、例えば、有機ＥＬ素子、液晶表示素子、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池等）等の電子デバイスを挙げることができ有機ＥＬ素子に好ましく用いられる。
【００４９】
本発明のバリア性積層体は、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のバリア性積層体を設ける方法である。バリア性積層体を設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
【００５０】
本発明のガスバリアフィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアフィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
【００５１】
（有機ＥＬ素子）
ガスバリアフィルム用いた有機ＥＬ素子の例は、特開２００７−３０３８７号公報に詳しく記載されている。
【００５２】
（液晶表示素子）
液晶表示素子としては、特開２００９−１７２９９３号公報の段落番号００４４の記載を参酌することができる。
【００５３】
（その他）
その他の適用例としては、特表平１０−５１２１０４号公報に記載の薄膜トランジスタ、特開平５−１２７８２２号公報、特開２００２−４８９１３号公報等に記載のタッチパネル、特開２０００−９８３２６号公報に記載の電子ペーパー、特願平７−１６０３３４号公報に記載の太陽電池等が挙げられる。
【００５４】
＜光学部材＞
本発明のガスバリアフィルムを用いる光学部材の例としては円偏光板等が挙げられる。（円偏光板）
本発明におけるかすバリアフィルムを基板としλ／４板と偏光板とを積層し、円偏光板を作製することができる。この場合、λ／４板の遅相軸と偏光板の吸収軸とが４５°になるように積層する。このような偏光板は、長手方向（ＭＤ）に対し４５°の方向に延伸されているものを用いることが好ましく、例えば、特開２００２−８６５５５４号公報に記載のものを好適に用いることができる。
【００５５】
また、従来のバリア性積層体は、有機ＥＬ素子等に組み込む際に、加熱を行うと有機層が故障が発生して有機層自体や隣接する無機層にダメージを与えていたが、本発明では、このような問題点も回避できた点でさらに有意義である。例えば、１５０℃以上で、１時間以上、好ましくは、１７０〜２００℃で、１〜３時間加熱処理しても、ガスバリアフィルムがバリア性を維持したものとすることができる。
そもそも、高温処理によって発泡故障が生じるということ自体、全く知られておらず、本発明はかかる観点からも有意義である。具体的には、本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、２００℃で、２時間以上加熱してもバリア性能を維持し、１５ｃｍ×２５ｃｍのサイズにおける発泡故障を１０個以下とすることも可能である。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
【００５７】
ガスバリアフィルムの作成
ＰＥＮフィルム（帝人デュポン・テオネックスＱ６５ＦＡ、厚さ１００μｍ、Ｔｇ：１１３℃）をＡ４サイズに裁断し、その表面に以下の手順で、無機層、有機層、無機層を該順に形成して評価した。
【００５８】
（無機層の作成）
ＰＥＮフィルムの表面に、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＮ膜を作成した。
【００５９】
（重合性組成物の調製）
下記表に示す組成を有するアクリレート化合物を７．２ｇ、紫外線重合開始剤（日本シーベルヘグナー製、ＫＴＯ４６）０．６ｇ、および２−ブタノン１１０ｇからなる重合性組成物を調製した。また、添加剤を加える場合は、さらに、酸性モノマー（日本化薬製、ＰＭ−２１）０．５ｇおよび／または３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学製、ＫＢＭ５１０３）１．６ｇも配合した。
【００６０】
＜溶剤塗布＞
ＰＥＮフィルム上に、上記で調製した重合性組成物を、スピンコーターを用いて塗布し、窒素置換法によって酸素濃度が０．１％以下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を下記表に示す積算光量および照度にて照射して有機層を硬化させ、膜厚が約５００ｎｍの有機層を形成した。
【００６１】
＜気相成膜＞
ＰＥＮフィルム上に、上記で調製した重合性組成物を、真空中でフラッシュ蒸着させ、そのまま真空中で高圧水銀ランプを用いて紫外線を下記表に示す積算光量および照度にて照射して有機層を硬化させ、膜厚が約５００ｎｍの有機層を形成した。
【００６２】
（無機層の作成）
上記有機層の表面に、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を作成した。
【００６３】
得られたガスバリアフィルムについて、以下の評価を行った。
（カルシウム法によるバリア性能評価）
G.NISATO、P.C.P.BOUTEN、P.J.SLIKKERVEERらSID Conference Record of the International Display Research Conference 1435-1438頁に記載の方法を用いて水蒸気透過率（ｇ／ｍ2／ｄａｙ）を測定した。このときの温度は４０℃、相対湿度は９０％とした。
【００６４】
（２スタック品の作成）
上記ガスバリアフィルムの無機層の表面に、さらに、有機層および無機層を該順に積層した。
【００６５】
（加熱評価）
上記のように作成した２スタック品について、２００℃のオーブンで２時間ベーキングを行った後の、中央１５ｃｍ×２５ｃｍの部分の膨れの個数をカウントした。
【００６６】
下記表中の化合物は下記のとおりである。
ＰＥ−４Ａ：共栄社化学製、ライトアクリレートＰＥ−４Ａ、官能基数４
Ｍ−４０８：東亜合成製、アロニックスＭ−４０８、官能基数３
Ａ−ＢＰＥ−４：新中村化学製、ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ−４、官能基数２
Ｍ−３５０：東亜合成製、アロニックスＭ−３５０、官能基数３
Ａ−ＢＰＥ−１０：新中村化学製、ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ−１０、官能基数２
７０１Ａ：新中村化学製、ＮＫエステル７０１Ａ、官能基数２
Ａ−６００：新中村化学製 ＮＫエステルＡ−６００、官能基数２
【００６７】
下記表において、固体または液体の状態は、２５℃１気圧におけるものである。粘度は、２５℃１気圧において、Ｅ型粘度計を用いて測定した場合の粘度であり、単位はｍＰａ・ｓである。添加剤が○の場合は、上記酸性モノマーおよび３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの両方を含んでいることを意味している。ＵＶ照度の単位は、「ｍｗ／ｓｅｃ」である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
上記表から明らかなとおり、本発明で用いる重合性組成物を用いる場合、塗布によって有機層を層状に形成して硬化させても、気相蒸着によって有機層を形成した場合と同様のレベルまで膨れ個数を減らすことができた（実施例８と比較例１）。さらに、膨れ個数の減少は、アルコキシシリル基を含むアクリレートを添加した場合にさらに顕著であることが分かった（実施例１と実施例３、実施例４と実施例８）。また、塗布によって有機層を層状に形成して硬化させても、重合性組成物に含まれる（メタ）アクリレートの粘度が低い場合（比較例２、比較例６、比較例７）、膨れ個数が多くなってしまうことが分かった。特に、比較例２と比較例４の比較から明らかなとおり、同じアクリレートを主成分とする重合性組成物であっても、本発明の範囲外の重合性組成物を用いた場合、有機層を気相蒸着にて製膜した方が圧倒的に膨れ個数が少ないことが分かった。すなわち、本発明で採用する重合性組成物の組成が有機層を塗布にて形成する場合に、大きく寄与していることが分かる。特に、比較例２では、アルコキシシリル基を含むアクリレートを添加しているにもかかわらず、膨れ個数について顕著に劣っている。
以上より、重合性組成物として、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上を含む組成物を層状に塗布して有機層を設けることによって、気体蒸着と同等の優れたバリア性積層体が得られることが分かった。そして、その効果は、重合性組成物が（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む場合にさらに顕著であることが分かった。
さらに、有機層を硬化させる際の、ＵＶ照度を１０００ｍｗ／ｓ以下とすることにより、膨れ個数がより減少することが分かった。
【００７０】
有機ＥＬ発光素子の作成
ＩＴＯ膜を有する導電性のガラス基板（表面抵抗値１０Ω／□）を２−プロパノールで洗浄した後、１０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この基板（陽極）上に真空蒸着法にて以下の化合物層を順次蒸着した。
（第１正孔輸送層）
銅フタロシアニン：膜厚１０ｎｍ
（第２正孔輸送層）
Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ジナフチルベンジジン：膜厚４０ｎｍ
（発光層兼電子輸送層）
トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム：膜厚６０ｎｍ
（電子注入層）
フッ化リチウム：膜厚１ｎｍ
この上に、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着して陰極とし、その上に厚さ３μｍ窒化珪素膜を平行平板ＣＶＤ法によって付け、有機ＥＬ素子を作成した。
次に、熱硬化型接着剤（エポテック３１０、ダイゾーニチモリ（株））を用いて、作成した有機ＥＬ素子上と、実施例１で作成したで作製したガスバリアフィルムを、１８０℃で２時間処理し、その後、バリア性積層体が有機ＥＬ素子の側となるように貼り合せ、６５℃で３時間加熱して接着剤を硬化させた。
作成直後の有機ＥＬ素子をソースメジャーユニット（ＳＭＵ２４００型、Keithley社製）を用いて７Ｖの電圧を印加して発光させた。顕微鏡を用いて発光面状を観察したところ、ダークスポットの無い均一な発光を与えることが確認された。
一方、ガスバリアフィルムを比較例２で作成したガスバリアフィルムに代え、他は同様に行った場合、ダークスポットにムラがみられ、均一な発光が得られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
【請求項２】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、請求項１に記載のバリア性積層体。
【請求項３】
前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、請求項１または２に記載のバリア性積層体。
【請求項４】
前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、請求項１または２に記載のバリア性積層体。
【請求項５】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が４である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項６】
前記無機層が、アルミニウムおよび／またはケイ素の酸化物および／または窒化物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項７】
前記重合性組成物が、さらに酸性モノマーを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項８】
基材フィルムの上に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバリア性積層体を有する、ガスバリアフィルム。
【請求項９】
前記基材フィルムが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムである、請求項８に記載のガスバリアフィルム。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバリア性積層体または請求項８または９に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
【請求項１１】
無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体の製造方法であって、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上含む重合性組成物を無機層上に、塗布し硬化することを特徴とする、バリア性積層体の製造方法。
【請求項１２】
前記重合性組成物がさらに（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記重合性組成物を紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下の条件で光硬化して照射することを特徴とする、請求項１１または１２に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１４】
前記重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記無機層が、プラズマＣＶＤ法によって成膜される、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１６】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１７】
前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１８】
前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１９】
請求項８または９に記載のガスバリアフィルムを適用した後、１５０℃以上、１時間以上で処理することを含む、デバイスの製造方法。
【請求項１】
無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体であって、前記有機層は、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上と、（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤とを含む重合性組成物を層状に塗布して硬化させたものであるバリア性積層体。
【請求項２】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、請求項１に記載のバリア性積層体。
【請求項３】
前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、請求項１または２に記載のバリア性積層体。
【請求項４】
前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、請求項１または２に記載のバリア性積層体。
【請求項５】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が４である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項６】
前記無機層が、アルミニウムおよび／またはケイ素の酸化物および／または窒化物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項７】
前記重合性組成物が、さらに酸性モノマーを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバリア性積層体。
【請求項８】
基材フィルムの上に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバリア性積層体を有する、ガスバリアフィルム。
【請求項９】
前記基材フィルムが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上の基材フィルムである、請求項８に記載のガスバリアフィルム。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバリア性積層体または請求項８または９に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
【請求項１１】
無機層、有機層および無機層が、該順に互いに隣接する構造を有するバリア性積層体の製造方法であって、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が４００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体であり、かつ、（メタ）アクリル当量が２６０以下の（メタ）アクリレートを固形分で５０重量％以上含む重合性組成物を無機層上に、塗布し硬化することを特徴とする、バリア性積層体の製造方法。
【請求項１２】
前記重合性組成物がさらに（メタ）アクリロイルオキシ基を含むシランカップリング剤を含む、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記重合性組成物を紫外線波長３６５ｎｍにおける照度が１２００ｍｗ／ｓｅｃ以下の条件で光硬化して照射することを特徴とする、請求項１１または１２に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１４】
前記重合性組成物を硬化させるときのＵＶの積算光量が１５００ｍｊ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記無機層が、プラズマＣＶＤ法によって成膜される、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１６】
前記（メタ）アクリレートの（メタ）アクリロイルオキシ基の数が３〜５である、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１７】
前記（メタ）アクリレートが、２５℃一気圧において、硬化前の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上の液体または固体である、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１８】
前記（メタ）アクリレートとして、少なくとも２５℃一気圧において固体であるものを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のバリア性積層体の製造方法。
【請求項１９】
請求項８または９に記載のガスバリアフィルムを適用した後、１５０℃以上、１時間以上で処理することを含む、デバイスの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−１７６５１９（Ｐ２０１２−１７６５１９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９９７９（Ｐ２０１１−３９９７９）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]