JP2003251732A - 透明ガスバリア薄膜被覆フィルム - Google Patents
透明ガスバリア薄膜被覆フィルムInfo
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Abstract
ア性がより高く、かつ透明性を有する透明ガスバリア薄
膜被覆フィルムを提供する。 【解決手段】金属化合物を少なくとも片面に被覆したポ
リマーフィルムであってその金属化合物が金属原子
(M)、酸素原子(O)、硫黄原子(S)、あるいは金
属原子(M)、酸素原子(O)、リン原子(P)より構
成され、かつ金属化合物MOX SY において、その組成
比X/Yが、(1.2〜1.7)/(0.3〜0.
8)、あるいは金属化合物MOX PY において、その組
成比X/Yが、(1.5〜2.0)/(0.3〜1.
0)である。
Description
や、有機エレクトロルミネッセンス(以下有機EL)に
対する水蒸気バリア層等として利用するプラスチックフ
ィルムを基材とした水蒸気バリアに優れた透明ガスバリ
ア薄膜被覆フィルムに関する。
能を有する薄膜をコーティングした透明ガスバリア薄膜
被覆フィルムは食品や医薬品などの包装材として従来利
用されてきた。最近では液晶や有機EL素子を用いた表
示装置への応用が注目されている。
上に前記素子が形成される構造となっている。近年、こ
れら表示装置の小型化・薄型化への要求に伴いその軽量
性、易加工性、形態の多様性の観点から、ガラス基材の
代替品として透明ガスバリア薄膜コーティングを施した
ポリマーフィルム基材が注目されている。
ーティングを施した例としては、特開平07−2334
63や特開平11−262969に見られるような酸化
ケイ素(SiOX )、酸化アルミ(AlOX )薄膜のコ
ーティングが良く知られており、高い透明性であり、か
つ水蒸気透過速度2〜5gm-2day-1程度のバリア性
を有している。しかしながら、この範囲の水蒸気バリア
性は、基材をガラスとした場合と比較して非常に低い。
液晶や有機ELの素子は、水蒸気劣化し易いため、表示
機能の劣化を引き起こすことがわかってきた。したがっ
て、従来に比べより高い水蒸気バリア性を有する薄膜の
コーティングを施す必要があり、様々な提案がなされて
きた。
AlOX 薄膜より、従来の網状構造の緻密さを高め、透
過する水分子を低下させることが考えられた。例えば特
開平8−62590に見られるように窒素原子を含有さ
せた酸窒化物(例えばSiO X NY )が提案された。こ
の提案により、バリア性が著しく高くなり、水蒸気透過
速度0.2〜0.6gm-2day-1、酸素透過速度0.
1〜0.4ccm-2day-1まで高くなった。しかし表
示装置の水蒸気バリア層としては依然として不充分なバ
リア性であった。
らの問題を解決し、従来の透明ガスバリア薄膜に比べ水
蒸気バリアがより高く、かつ透明性を有する透明ガスバ
リア薄膜被覆フィルムを提供することにある。
り検討した結果、以下のことを見出した。酸素を始めと
するガスの透過速度は、コーティングする薄膜の欠陥
(空孔やクラック)の密度、サイズに強く寄与してお
り、すなわち膜の網状構造が緻密であるほど高いガスバ
リア性を示す。しかし水蒸気透過速度については、いま
だはっきりしたことは解明されていないが、薄膜の欠陥
(あるいは緻密さ)を制御するだけでなく、薄膜と水蒸
気(水分子)との相互作用を高めることが重要であるこ
とがわかった。したがって水蒸気(水分子)相互作用が
強い硫黄原子あるいはリン原子を組成として含有させた
金属酸化物薄膜のコーティングにより、劇的に高い水蒸
気バリア性を得ることができた。
1に係る発明は、金属化合物を少なくとも片面に被覆し
たポリマーフィルムであって、その金属化合物が金属原
子(M)、酸素原子(O)、硫黄原子(S)より構成さ
れ、かつ金属化合物MOX SY において、その組成比X
/Yが、(1.2〜1.7)/(0.3〜0.8)であ
ることを特徴とする透明ガスバリア薄膜被覆フィルムで
ある。
項1に係る透明ガスバリア薄膜被覆フィルムの発明にお
いて、前記硫黄原子と酸素原子との組成比X/Yが、
1.5〜6.0であることを特徴とする透明ガスバリア
薄膜被覆フィルムである。
物を少なくとも片面に被覆したポリマーフィルムであっ
て、その金属化合物が金属原子(M)、酸素原子
(O)、リン原子(P)より構成され、かつ金属化合物
MOX PY において、その組成比X/Yが、(1.5〜
2.0)/(0.3〜1.0)であることを特徴とする
透明ガスバリア薄膜被覆フィルムである。
項3に係る透明ガスバリア薄膜被覆フィルムの発明にお
いて、前記リン原子と酸素原子との組成比X/Yが、
1.5〜8.0であることを特徴とする透明ガスバリア
薄膜被覆フィルムである。
項1乃至4のいずれか1項に係る透明ガスバリア薄膜被
覆フィルムの発明において、前記金属化合物中の金属
が、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、インジ
ウム(In)、スズ(Sn)、チタン(Ti)、ニオブ
(Nb)、タンタル(Ta)のいずれかであり、これら
の金属を含む金属化合物薄膜のいずれか単層あるいは2
種類以上の積層体であることを特徴とする透明ガスバリ
ア薄膜被覆フィルムである。
項1乃至5のいずれか1項に係る透明ガスバリア薄膜被
覆フィルムの発明において、前記金属化合物を被覆した
ポリマーフィルムの水蒸気透過速度が、0.1gm-2d
ay-1以下であり、かつ酸素透過速度が、0.05cc
m-2day-1以下であり、かつ光波長550nmにおけ
る光線透過率が、85%以上であることを特徴とする透
明ガスバリア薄膜被覆フィルムである。
ィルム基材としては、不飽和ポリエステル(ポリエチレ
ンテレフタレート)、ポリオレフィン、ポリイミド、ポ
リビニルアルコール、ポリエーテルサルファイドなど、
透明性が高く、かつその厚さが、50〜200μmのフ
ィルムであれば、本発明の目的を逸脱するものではな
い。またポリマーフィルム基材上に、表面処理あるいは
ラミネートが施してあっても構わない。
蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、
化学気相堆積法(CVD)などが挙げられる。
は、その酸素原子Oと硫黄原子(S)の組成比X/Y
は、(1.2〜1.7)/(0.3〜0.8)であるこ
とが望ましい。硫黄原子の割合が、この範囲以上になる
と、薄膜への光吸収が増加し、透明性が低下し、また、
この範囲以下では、水蒸気バリア性が低下するという欠
点をもつ。
その酸素原子(O)とリン原子(P)の組成比X/Y
は、(1.5〜2.2)/(0.3〜1.0)であるこ
とが望ましい。リン原子(P)の割合が、この範囲以上
になると、薄膜への光吸収が増加し、透明性が低下し、
また、この範囲以下では、水蒸気バリア性が低下すると
いう欠点をもつ。
200nmが望ましい。この厚みがこの範囲以上では、
その圧縮応力のためクラックが生じ易くなり、水蒸気バ
リア性低下の原因となる。また、この範囲以下では十分
な厚さではない。
する。 <実施例1>反応性スパッタリング法により、ポリエス
テルフィルム上に、それぞれSiO X SY 、AlOX S
Y の薄膜を被覆した。ターゲットにSi,Al、反応ガ
スに硫化水素と酸素の混合ガスを用いた。基材として不
飽和ポリエステルフィルム(厚さ100μm)を用い
た。成膜方法としては、真空チェンバー内を1×10-4
Paまで排気した後に、アルゴンガスを2×10-1Pa
まで導入し、続いて、酸素ガスを3×10-1Paまで導
入し、さらに硫化水素ガスを全圧が5×10-1Paにな
るまで導入して、金属ターゲットのスパッタリングによ
り、上記基材上に、それぞれSiOX SY 、AlOX S
Y の薄膜を被覆した。
テルフィルム上に、それぞれSiOX PY 、InOX P
Y の薄膜を被覆した。蒸着材料としてSi,Inを用
い、電子ビームにて蒸発させ、また、五酸化リン(P2
O5 )を抵抗加熱にて蒸発させ成膜した。基材として不
飽和ポリエステルフィルム(厚さ100μm)を用い
た。成膜方法としては、真空チェンバー内を1×10-4
Paまで排気した後に、電子ビームにより、金属材料を
5×10-2Paになるまで蒸発させ、同時に抵抗加熱に
より、五酸化リンを7×10-3Paになるまで蒸発さ
せ、上記基材上に、それぞれSiOX PY 、InOX P
Y の薄膜を被覆した。
ゲットにAlを用い、酸素ガスを3×10-1Paまで導
入し、さらに硫化水素ガスを全圧が3.5×10-1Pa
になるまで導入する以外は、実施例1と同様にして、上
記基材上に、それぞれSiOX SY 、AlOX SY の薄
膜を被覆した。
材料にSiを用い、金属材料を5×10-2 Paになる
まで蒸発させ、同時に抵抗加熱により、五酸化リンを9
×10-3Paになるまで蒸発させた以外は、実施例2と
同様にして、上記基材上に、それぞれSiOX PY 、I
nOX PY の薄膜を被覆した。
及び比較例1、比較例2から得られた各々サンプルの水
蒸気透過速度を、水蒸気透過速度測定装置(モダンコン
トロール社製:PERMATRAN)を用い、湿度90
%RH、温度40℃の雰囲気下で測定した。また、前記
各々サンプルの酸素透過速度を、酸素透過速度測定装置
(モダンコントロール社製:OXTRAN)を用い、湿
度0%、温度40℃の雰囲気下で測定した。また、その
各々サンプルの光線透過率を分光光度計にて測定した。
また、金属化合物中の組成比X/Y(組成比X:Y)
は、X線光電子分光測定装置(島津製作所製)にて測定
した。上記測定結果は表1に併せて示した。
及びT%は、それぞれ水蒸気透過速度(単位gm-2da
y-1)、酸素透過速度(単位ccm-2day-1)、及び
光線透過率(単位%、光波長550nm)を表してい
る。また膜厚の単位はnm。
ムは、金属酸化物に硫黄原子あるいはリン原子を含有さ
せることで、今までに無い高水蒸気バリア性を持ち、か
つ透明性の高いガスバリア薄膜被覆フィルムが得られる
Claims (6)
- 【請求項1】金属化合物を少なくとも片面に被覆したポ
リマーフィルムであって、その金属化合物が金属原子
(M)、酸素原子(O)、硫黄原子(S)より構成さ
れ、かつ金属化合物MOX SY において、その組成比X
/Yが、(1.2〜1.7)/(0.3〜0.8)であ
ることを特徴とする透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。 - 【請求項2】前記硫黄原子と酸素原子との組成比X/Y
が1.5〜6.0であることを特徴とする請求項1記載
の透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。 - 【請求項3】金属化合物を少なくとも片面に被覆したポ
リマーフィルムであって、その金属化合物が金属原子
(M)、酸素原子(O)、リン原子(P)より構成さ
れ、かつ金属化合物MOX PY において、その組成比X
/Yが、(1.5〜2.0)/(0.3〜1.0)であ
ることを特徴とする透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。 - 【請求項4】前記リン原子と酸素原子との組成比X/Y
が、1.5〜8.0であることを特徴とする請求項3記
載の透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。 - 【請求項5】前記金属化合物中の金属が、シリコン(S
i)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ス
ズ(Sn)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタ
ル(Ta)のいずれかであり、これらの金属を含む金属
化合物薄膜のいずれか単層あるいは2種類以上の積層体
であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
記載の透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。 - 【請求項6】前記金属化合物を被覆したポリマーフィル
ムの水蒸気透過速度が、0.1gm -2day-1以下であ
り、かつ酸素透過速度が、0.05ccm-2day-1以
下であり、かつ光波長550nmにおける光線透過率
が、85%以上であることを特徴とする請求項1から5
に記載の透明ガスバリア薄膜被覆フィルム。
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