説明

バリア性積層体

【課題】有機層と無機層の密着性に優れたバリア性積層体の提供。
【解決手段】有機層3と、該有機層の表面に設けられた無機層4とを有し、有機層がリン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を紫外線を照射することによって硬化させてなり、紫外線照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下であるバリア性積層体。好ましくは、前記リン酸エステル基を有する重合性化合物が(メタ)アクリレートである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バリア性積層体、該バリア性積層体を用いたガスバリアフィルム、および、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、有機層と無機層を積層したバリア性積層体において、水蒸気バリア性や酸素バリア性、特に、水蒸気バリア性を高めることが検討されている。そして、このようなバリア性を高めるための1つの手段として、有機層と無機層の密着性を向上させることが検討されている。これは、有機層が一般的に疎水性であり、無機層が親水性であるため、両層を積層すると密着性が劣る傾向にあることに基づく。例えば、特許文献1では、重合性化合物を含有する塗布液をミスト状で基材の表面に噴霧した後硬化させることによって有機層を形成している。また、特許文献2では、有機層を構成する材料に、リン酸アクリレートを添加することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−21871号公報
【特許文献2】特開2007−290369号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願発明者が上記特許文献1および特許文献2について検討したところ、密着性がまだまだ不十分であることが分かった。例えば、特許文献2では、有機層と無機層の密着性を改良するために、有機層にリン酸アクリレートを添加しているが、バリア性をさらに向上させるために、有機層の厚さを厚くすると、密着性が悪化してしまうことが分かった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的としたものであって、密着性に優れたバリア性積層体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結果、有機層を、リン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、紫外線を照射することによって硬化させて形成し、かつ、その紫外線照射量を少なくし、紫外線照射時の酸素濃度を低くすることにより、有機層の厚さを厚くしても、高い密着性を維持できることが分かった。有機層と無機層を積層したバリア性積層体において、有機層は、無機層を設けるための下地層として設けられるため、硬いことが求められる。しかしながら、本発明では、紫外線照射量を少なくして、有機層全体としての硬度を低くし、かつ、酸素濃度を低くすることによって、有機層表面の硬度を高くし、有機層と無機層の密着性を高めることに成功したものである。具体的には、以下の手段により、本発明の課題は解決された。
(1)有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、有機層がリン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、紫外線を照射することによって硬化させてなり、紫外線照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下である、バリア性積層体。
(2)前記リン酸エステル基を有する化合物が(メタ)アクリレートである、(1)に記載のバリア性積層体。
(3)前記リン酸エステル基を有する重合性化合物が下記一般式(1)で表される、(1)に記載のバリア性積層体。
【化1】

[一般式(1)において、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、(メタ)アクリロイル基を表し、X1、X2およびX3は、それぞれ、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせを表す。]
(4)有機層の厚さが、0.3μm〜10μmの範囲である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(5)前記重合性組成物が、さらに、リン酸エステル基を有する重合性化合物以外の(メタ)アクリ レートを含む、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(6)前記重合性組成物に含まれる重合性化合物の合計量の0.01〜50重量%がリン酸エステル基を有する重合性化合物である、(1)〜(5)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(7)紫外線硬化時の酸素濃度が35ppm以下である、(1)〜(6)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(8)紫外線硬化時の酸素濃度が20ppm以下である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(9)無機層が、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を含む、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の積層体。
(10)紫外線照射量が50〜200mj/cm2である、(1)〜(9)のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
(11)基材フィルムの上に、(1)〜(10)のいずれか1項に記載のバリア性積層体を含む、ガ スバリアフィルム。
(12)(1)〜(10)のいずれか1項に記載のバリア性積層体または(11)に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
(13)リン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、照射することによって硬化させて有機層を設ける工程と、該有機層の表面に無機層を設ける工程を含み、かつ、紫外線の照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下である、バリア性積層体の製造方法。
(14)紫外線照射は、照射量1〜25mW/cm2、照射時間が1〜12秒で行う、(13)に記載のバリア性積層体の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、バリア性積層体の密着性を向上させることが可能になった。特に、有機層の厚さを厚くしても密着性を高く保つことができる点で、本発明は極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、本発明のガスバリアフィルムの層構成の一例を示す。
【図2】図2は、本願実施例における接着剤試験の方法を示す概略図である。
【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。本発明における(メタ)アクリレートは、アクリレートとメタクリレートの両方を含む趣旨である。また、本発明における有機EL素子とは、有機エレクトロルミネッセンス素子のことをいう。
【0009】
<バリア性積層体>
本発明のバリア性積層体は、有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、有機層がリン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、紫外線を照射することによって硬化させてなり、紫外線照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下であることを特徴とする。
【0010】
(有機層)
本発明のバリア性積層体を構成する有機層は、リン酸エステル基を有する重合性化合物を含むことを特徴とする。リン酸エステル基を有する重合性化合物は、リン酸エステル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、以下の一般式(1)で表される重合性化合物がより好ましい。
【0011】
【化2】

[一般式(1)において、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、(メタ)アクリロイル基を表し、X1、X2およびX3は、それぞれ、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせを表す。]
【0012】
一般式(1)で表される化合物には、以下の一般式(2)で表される単官能重合性化合物、以下の一般式(3)で表される2官能重合性化合物、および以下の一般式(4)で表される3官能重合性化合物が含まれる。
【0013】
【化3】

【0014】
Ac1、Ac2、Ac3、X1、X2およびX3の定義は、一般式(1)における定義と同じである。一般式(2)および(3)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。
【0015】
一般式(1)〜(4)において、X1、X2およびX3の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましい。X1、X2およびX3が採りうるアルキレン基の具体例、および、X1、X2およびX3が採りうるアルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基のアルキレン部分の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基が挙げられる。アルキレン基は、直鎖状であっても分枝状であっても構わないが、好ましいのは直鎖アルキレン基である。X1、X2およびX3として好ましいのは、アルキレン基である。
【0016】
一般式(1)〜(4)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、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、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、アルコキシ基であり、さらに好ましいのはアルコキシ基である。
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。
アルコキシ基のアルキル部分、アリールオキシ基のアリール部分については、上記アルキル基とアリール基の説明をそれぞれ参照することができる。
【0017】
本発明では、一般式(1)で表される重合性化合物を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(2)で表される単官能重合性化合物、一般式(3)で表される2官能重合性化合物、および一般式(4)で表される3官能重合性化合物のうちの2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0018】
本発明では、上記のリン酸エステル基を有する重合性化合物として、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。
以下において、リン酸エステル基を有する重合性化合物の具体例を示すが、本発明で用いることができる重合性化合物はこれらに限定されない。
【0019】
【化4】

【0020】
本発明で用いられる重合性組成物中には、一般式(1)で表されるリン酸エステル基を有する(メタ)アクリレートの他に、リン酸エステル基を有しない重合性化合物が含まれていることが好ましい。このような他の重合性化合物としては、好ましくは、ラジカル重合性化合物および/またはエーテル基を官能基に有するカチオン重合性化合物であり、より好ましくは、エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物、および/または、エポキシまたはオキセタンを末端または側鎖に有する化合物である。これらのうち、エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物が好ましい。エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物の例としては、(メタ)アクリレート系化合物、アクリルアミド系化合物、スチレン系化合物、無水マレイン酸等が挙げられ、(メタ)アクリレート系化合物および/またはスチレン系化合物が好ましく、(メタ)アクリレート系化合物がさらに好ましい。
【0021】
(メタ)アクリレート系化合物としては、(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートやポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が好ましい。
本発明で用いられる(メタ)アクリレート系化合物は、炭素原子と、酸素原子と、水素原子のみからなるものが好ましい。
【0022】
以下に、本発明で好ましく用いられる(メタ)アクリレート系化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【化5】

【0023】
【化6】

【0024】
【化7】

【0025】
【化8】

【0026】
【化9】

【0027】
【化10】

【0028】
【化11】

【0029】
本発明で用いられる重合性組成物中には、リン酸エステル基を有さない重合性化合物を1種類のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明で用いられる重合性組成物は、リン酸エステル基を有する(メタ)アクリレートを重合性化合物の合計量の0.01〜50質量%含むことが好ましく、0.1〜30質量%含むことがより好ましい。リン酸エステル基を有する(メタ)アクリレートの含有率が0.01〜50質量%であれば、無機層との間の密着性やガスバリア性をより良化しやすい。
【0030】
(重合開始剤)
本発明で用いる重合性組成物は、光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、ランベルティ(Lamberti)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。
【0031】
本発明で用いる重合性組成物は、実質的に溶剤を除き、重合性化合物と、重合開始剤とのみからなることが好ましい。ここで、「実質的にこれらの成分のみからなる」とは、本発明の効果に影響を与える範囲で他の成分が添加されていないことをいい、例えば、重合性組成物の溶剤を除く成分の99重量%以上が重合性化合物と、重合開始剤とで構成されていることをいう。
【0032】
有機層を形成する方法としては、塗布による方法、真空成膜法等を挙げることができる。塗布による方法としては、例えばディップコ−ト法、エア−ナイフコ−ト法、カ−テンコ−ト法、ロ−ラ−コ−ト法、ワイヤ−バ−コ−ト法、グラビアコ−ト法、スライドコート法、スプレーコート、あるいは、米国特許第2,681,294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−ト法を挙げることができる。真空成膜法としては、特に制限はないが、蒸着、プラズマCVD等の成膜方法が好ましく、重合性化合物の成膜速度を制御しやすい抵抗加熱蒸着法がより好ましい。真空成膜法としては、特に制限はないが、米国特許第4,842,893号、同第4,954,371号、同第5,032,461号等の各明細書に記載のフラッシュ蒸着法が好ましい。
【0033】
本発明では、有機層を、紫外線を照射することによって、硬化させる。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を用いる。
照射量は、10〜250mj/cm2であり、50〜200mj/cm2であることが好ましく、80〜150mj/cm2であることがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、より密着性に優れたバリア性積層体が得られる。
アクリレート、メタクリレートは、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50ppm以下が好ましく、35ppm以下がより好ましく、20ppm以下がさらに好ましい。下限値は、特に定めるものではないが、通常、5ppm以上である。このような範囲とすることにより、密着性がより向上する傾向にある。
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25Pa以下であることが好ましく、10Pa以下であることがより好ましい。また、10Pa以下の減圧条件下で紫外線重合を行うのが特に好ましい。
本発明では、紫外線の照度は、0.2〜800mW/cm2が好ましく、0.5〜200mW/cm2がより好ましく、1〜25mW/cm2がさらに好ましい。照射時間は、0.5〜30秒が好ましく、1〜12秒がより好ましい。このように、ゆっくりと時間をかけて、紫外線を照射することにより、有機層の表面が硬く、かつ、全体としては軟らかい有機層が得られる。
【0034】
有機層の厚みは特に限定されないが、0.1μm〜15μmであることが好ましく、0.3μm〜10μmであることがより好ましく、0.5μm〜5μmであることがさらに好ましく、0.8μm〜1.5μmであることがさらに好ましい。
【0035】
(無機層)
無機層は、通常、金属化合物からなる薄膜の層であり、実質的に、金属化合物のみからなる層である。ここでの、実質的に金属化合物のみからなる層とは、不純物等を除き、金属化合物以外の成分が添加されていないことをいう。
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る。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、窒化物または酸化窒化物が好ましい。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。
【0036】
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であり、さらに好ましくは、20〜100nm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。
【0037】
(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。
特に、本発明は、少なくとも2層の有機層と少なくとも2層の無機層を交互に積層した場合に、高いバリア性を発揮することができる。交互積層は支持体側から有機層/無機層/有機層/無機層の順に積層していても、無機層/有機層/無機層/有機層の順に積層していても良い。
【0038】
(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。
【0039】
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。
【0040】
<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。本発明のバリア性積層体は、基材フィルム側から無機層、有機層の順に積層していてもよいし、有機層、無機層の順に積層していてもよい。本発明の積層体の最上層は無機層でも有機層でもよい。図1は、本発明のガスバリアフィルムの好ましい構成の一例を示したものであって、1は基材フィルムを、2は易接着層を、3は有機層を、4は無機層を、それぞれ示している。それぞれの有機層および無機層は、同じ組成であっても良いし、異なっていても良いが、同じ組成であることが生産効率の観点から好ましい。本発明では、基材フィルム、易接着層、有機層、無機層の順に、互いに隣接して設けられている構成か、基材フィルム、有機層、無機層の順に、互いに隣接して設けられている構成を含むことがより好ましい。
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層がさらに好ましく、3〜5層がさらに好ましい。
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。基材フィルムの好ましい範囲としては、特開2009−172993号公報の段落番号0009〜0012に記載のものを好ましく採用できる。
【0041】
(ガスバリアフィルムの特性と利用)
本発明のガスバリアフィルムは、酸素透過率や水蒸気透過率が低く、優れたガスバリア性を示す。具体的には、38℃・相対湿度10%における酸素透過率が0.01ml/(m2・day・atm)以下のガスバリアフィルムを提供することが可能である。また、38℃・相対湿度90%における酸素透過率が0.02ml/(m2・day・atm)以下のガスバリアフィルムを提供することが可能であり、好ましくは0.01ml/(m2・day・atm)以下のガスバリアフィルムを提供することが可能である。さらに、38℃・相対湿度90%における水蒸気透過率が0.01g/(m2・day)以下のガスバリアフィルムを提供することが可能である。また、このような本発明の優れたガスバリア性は、ガスバリアフィルムを複数回屈曲した後であっても維持される。
【0042】
本発明のガスバリアフィルムは、さらに、本発明のガスバリアフィルムまたは他のガスバリアフィルムを、接着層を介して貼り合わせて複合フィルムとすることができる。本発明のガスバリアフィルムは密着性に優れているので、複合フィルムとしても、充分な接着力を保つことができる。
本発明における接着層は、ドライラミネート用接着剤と金属アルコキシドを含むものが好ましい。このように金属アルコキシドを含めることにより、時間が経過しても耐屈曲性が低下しない複合フィルムが得られる。また、高温および/または多湿下に長時間置いた場合のバリア性も良好に維持することができる。
ドライラミネート用接着剤としては、ポリウレタン系の接着剤が好ましく2液混合型であることがより好ましい。
金属アルコキシドは、金属成分として、ケイ素原子、アルミニウム原子、チタン原子、ジルコニウム原子、マグネシウム原子を有するものが好ましく、金属成分として、ケイ素原子を含むものがより好ましい。
金属アルコキシドの分子量は、130〜500であることが好ましく、200〜300であることがより好ましい。
接着層に含まれる金属アルコキシドが、接着層の5〜30重量%を占めることが好ましい。
さらに、本発明における接着層は、その90重量%以上が、金属アルコキシドとドライラミネート用接着剤で構成されることが好ましく、99重量%以上が、金属アルコキシドとドライラミネート用接着剤で構成されることがより好ましい。
【0043】
このような有利な特性を備えていることから、本発明のガスバリアフィルムは、水蒸気や酸素等を遮断することが必要とされる多種多様な物品や、フレキシブルな物品に効果的に応用しうる。例えば、食品包装用フィルム、工業製品包装用フィルム、医薬品包装用フィルム、フレキシブルディスプレイ用基板フィルム、フラットパネルディスプレイ用基板フィルム、太陽電池用基板フィルム、タッチパネル用基板フィルム、フレキシブル回路用基板フィルム、光ディスク保護フィルム、光学フィルム、位相差フィルム、偏光板保護フィルム、透明導電フィルム、太陽電池のフロントシート、太陽電池のバックシート、電子ペーパーなどに用いることができる。これらの詳細は、特開2007−290369号公報、特開2010−089502号公報等の記載を参酌することができる。
【実施例】
【0044】
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。
【0045】
<実施例1> ガスバリアフィルムの作製
ポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム、帝人デュポン社製、商品名:テオネックスQ65FA)を20cm角に裁断し、その平滑面側に以下の手順でバリア性積層体を形成して評価した。
リン酸エステル基を有するアクリレートとして下記の化合物(A)[日本化薬(株)製、KAYAMERシリーズ、PM−21]または化合物(B)[シグマ アルドリッチ(株)、品番:Allyldiphenylphosphine oxide]を1g、混合する光重合性アクリレートとして光重合性化合物[共栄社化学(株)製、ライトアクリレートBEPG−A]を9g、および光重合開始剤[チバガイギー製、IRGACURE907]を0.6g用意し、これらをメチルエチルケトン190gに溶解させて塗布液とした。この塗布液を、ワイヤーバーを用いて上記PETフィルムの平滑面上にワイヤーバー(#6)にて塗布し、下記表に示す酸素濃度の窒素パージ下で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、下記に示す、紫外線照度、照射時間を照射することによって、下記表に示す膜厚の有機層を形成させた。このときの全圧は、10Paとした。
次に、CVD装置を用いて、前記有機層の表面に無機層(窒化ケイ素層)を形成した。原料ガスとして、シランガス(SiH4)、アンモニアガス(NH3)、窒素ガス(N2)、および水素ガス(H2)を用いた。電源として、周波数13.56MHzの高周波電源を用いた。製膜圧力は0.01Pa、到達膜厚は50nmであった。このようにして有機層の表面に無機層を積層した。
さらに、上記と同様に行って、有機層および無機層を1層ずつ積層した。
【0046】
リン酸モノマー(A)
【化12】

リン酸モノマー(B)
【化13】

上記において、Rhはフェニル基を示す。
【0047】
<実施例2> ガスバリアフィルムの作製
有機層の作成までは実施例1と同じ方法で作成した。
次に、スパッタリング装置を用いて、有機層の表面に無機層(酸化アルミニウム層)を形成した。ターゲットとしてアルミニウムを、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして酸素を用いた。製膜圧力は0.1Pa、到達膜厚は50nmであった。このようにして有機層の表面に無機層を積層した。
【0048】
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。
【0049】
<MOCON法による水蒸気透過率の測定>
水蒸気透過率測定器(MOCON社製、PERMATRAN−W3/31)を用いて、40℃/相対湿度90%における水蒸気透過率を上記ガスバリアフィルムについてそれぞれ測定した。この測定の検出限界値は0.005g/m2/dayである。
【0050】
<100マス試験>
ガスバリアフィルムの密着性を評価する目的で、JIS K5400に準拠した碁盤目試験を行なった。上記で作成したガスバリアフィルムの表面にそれぞれカッターナイフで膜面に対して90°の切込みを1mm間隔で入れ、1mm間隔の碁盤目を100個作製した。この上に2cm幅のマイラーテープ[日東電工製、ポリエステルテープ(No.31B)]を貼り付け、テープ剥離試験機を使用して貼り付けたテープをはがした。ガスバリアフィルム上の100個の碁盤目のうち剥離せずに残存したマスの数(n)をカウントした。結果は、%で示した。
【0051】
<接着剤試験>
上記で得られたガスバリアフィルムを幅1cm×長さ5cmに切り出し、その端部に幅1cm×長さ2cmになるように熱硬化型の接着剤(ダイゾーニチモリ(株)製、エポテック310)を塗った。ガスバリアフィルムの反対側に幅1cm×長さ5cmに切り出したPENフィルムを載せ、0.1MPaに調整した対抗ローラー間を通過させ、65℃で3時間加熱して接着剤を硬化させた。
接着力の測定は、引っ張り試験機(オリエンテック社製、RTC-1210A)を用い、図2に示すように、ガスバリアフィルムとPENフィルムの両端を掴み、10cm/minの速度でT型剥離試験を実施しその最大剥離力を接着力とした。図2中、5はガスバリアフィルムを、6はPENフィルムを、7は接着剤をそれぞれ示す。矢印は、それぞれを、剥離する方向を示している。
【0052】
<耐屈曲の試験>
屈曲は円筒形マンドレル法(JIS K5600−5−1)に則り実施し、各サンプルを成膜面外側にして直径10mmのマンドレルで屈曲させた。屈曲試験後、水蒸気透過率の測定および接着剤試験を実施した。
【0053】
得られた結果を下記表に示す。
【表1】

【0054】
100マス試験は、剥離したマスが、5マスを超える場合、実用不可である。また、接着剤試験は、2.5N未満が実用不可である。
上記表から明らかなとおり、有機層を紫外線照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下の条件で製造した場合、バリア性、100マス試験の結果、接着剤試験の結果のいずれにおいても優れていることが分かった。一方、紫外線照射量が10mj/cm2未満や250mj/cm2を超える場合(試料No.3、試料No.5)、バリア性や接着剤試験の結果が劣ることが分かった。また、紫外線照射量が10〜250mj/cm2の範囲内であっても、酸素濃度が50ppmを越える条件化で紫外線硬化が行われている場合(試料No.8)、接着剤試験の結果が劣ることが分かった。
さらに、試料No.12から明らかなように、有機層の厚さを厚くしても、バリア性および密着性の両方において、優れた効果を維持していることが分かった。
また、実施例のサンプルについて、屈曲試験を行ったところ、屈曲前と同レベルのバリア性および密着性を維持していることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【0055】
本発明のバリア性積層体およびガスバリアフィルムは、密着性に優れているため、該バリア性積層体等を用いたデバイスは、該デバイスの作成等の段階で、層の剥離トラブル等が軽減され、デバイスの生産効率が上昇する。さらに、ユーザーがデバイスを使用する際に、剥離によるトラブルが軽減されるため、デバイスの耐久性を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【0056】
1 基材フィルム
2 易接着層
3 有機層
4 無機層
5 ガスバリアフィルム
6 PENフィルム
7 接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、有機層がリン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、紫外線を照射することによって硬化させてなり、紫外線照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下である、バリア性積層体。
【請求項2】
前記リン酸エステル基を有する化合物が(メタ)アクリレートである、請求項1に記載のバリア性積層体。
【請求項3】
前記リン酸エステル基を有する重合性化合物が下記一般式(1)で表される、請求項1に記載のバリア性積層体。
【化1】

[一般式(1)において、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、(メタ)アクリロイル基を表し、X1、X2およびX3は、それぞれ、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせを表す。]
【請求項4】
有機層の厚さが、0.3μm〜10μmの範囲である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
【請求項5】
前記重合性組成物が、さらに、リン酸エステル基を有する重合性化合物以外の(メタ)アクリレートを含む、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】
前記重合性組成物に含まれる重合性化合物の合計量の0.01〜50重量%がリン酸エステル基を有する重合性化合物である、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】
紫外線硬化時の酸素濃度が35ppm以下である、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】
紫外線硬化時の酸素濃度が20ppm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
【請求項9】
無機層が、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を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の積層体。
【請求項10】
紫外線照射量が50〜200mj/cm2である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のバリア性積層体。
【請求項11】
基材フィルムの上に、請求項1〜10のいずれか1項に記載のバリア性積層体を含む、ガスバリアフィルム。
【請求項12】
請求項1〜10のいずれか1項に記載のバリア性積層体または請求項11に記載のガスバリアフィルムを含むデバイス。
【請求項13】
リン酸エステル基を有する重合性化合物を含む重合性組成物を、照射することによって硬化させて有機層を設ける工程と、該有機層の表面に無機層を設ける工程を含み、かつ、紫外線の照射量が10〜250mj/cm2であり、紫外線照射時の酸素濃度が50ppm以下である、バリア性積層体の製造方法。
【請求項14】
紫外線照射は、照射量1〜25mW/cm2、照射時間が1〜12秒で行う、請求項13に記載のバリア性積層体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−86387(P2012−86387A)
【公開日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−232858(P2010−232858)
【出願日】平成22年10月15日(2010.10.15)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】