JP2005506219A - バリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、バリア、特に電子ディスプレイ装置用のバリアの製造方法に関し、少なくとも一つの無機材料融解物と少なくとも一つの有機材料融解物とを共押出するステップを有し、上記の少なくとも一つの無機材料融解物と上記の少なくとも一つの有機材料融解物とは、連続シートとして共押出される。

Description

【０００１】
本発明は、バリア、特に電子ディスプレイ装置用のバリアの製造方法に関し、少なくとも一つの無機材料と少なくとも一つの有機材料との交互層を有している。
【０００２】
バリアは、電子ディスプレイ装置に非常に重要であり、特に本質的に透過性バリアは非常に重要である。このバリアは、ガスや、酸素及び水分などに対して装置を防御し、且つ、低い浸透性を有していなければならない。現在まで、工業的に無機ガラスが使用されている。ＯＬＥＤ、ポリマーＬＥＤ及びＣＲＴなどの多くの適用に関し、バリアの要件は、連続的な無機層のみを必要としており、透過性部品に関してのみ無機ガラスが使用されている。しかしながら、異なる適用に関して、より柔軟性を有するディスプレイが所望されており、これらのディスプレイに関して、ガラスは、その脆弱性ゆえ、適用可能ではない。これらの問題を克服すべく、無機ガラスシート上の有機コーティーングは一つの手法であるが、これらのバリアは、このシートを切断する際、ヒビ割れに見舞われ、欠陥又はヒビ割れは、バリア膜中に短い拡散通路をもたらす可能性がある。さらに、有機材料の多重化層は、異なる浸透性とフェース間の効果との相互効果に起因して、単一層に比較して向上性をもたらす。十分柔軟性を有するバリアを得るための別のルートは、ポリマー材料中に薄片様の無機フィラーを使用することである。このことは、十分な向上性をもたらすが、処理可能性に関するコストにおいて、特に高い容量的な荷重をもたらすことになる。しかしながら、ガラス薄片の使用は、負の様式にて、光学的な透明性に影響を及ぼす。従って、ポリマー基板上にコートされた無機バリア層を有するバリアが開発され、広く使用されている。
【０００３】
米国特許第５，６０７，７８９号明細書では、先行技術に従って、防御性バリアを有する有機電子発光装置が述べられている。この文献は、有機バリア層の上部に一つの有機バリア層と一つの無機バリア層とで製造された二重層を開示している。この有機バリア層は、ガラス転移温度を有する硬化性モノマー又はオリゴマーにて好ましく形成される。無機バリア層は、水分に対して幾分安定な材料にて好ましく製造されており、有機バリア層の上部に連続的なバリア層を形成すべく、気相技術により堆積されている。
【０００４】
しかしながら、このバリアは、層を介した拡散通路の形成をもたらす可能のある、ピンホールやヒビ割れなど、コーティーングにおける欠陥に主に起因して、このバリアが機械的な変形に指向される際、十分良好なバリアの特性を示さない。
【０００５】
従って、本発明の一つの目的は、上述した先行技術における問題を克服する、バリア、特に電子ディスプレイ装置用のバリアを供することである。
【０００６】
これら及びその他の目的が達成されるのは、少なくとも一つの有機材料及び少なくとも一つの無機材料の交互層を有するバリアであって、少なくとも一つの無機材料の融解物と少なくとも一つの有機材料の融解物との共押出ステップを有する方法により製造され、この少なくとも一つの無機材料及びこの少なくとも一つの有機材料が連続シートとして共押出されることを特徴とする方法により製造されるバリアによるものである。この少なくとも一つの無機材料の融解物及びこの少なくとも一つの有機材料の融解物は、少なくとも一つの多重化要素を有する共押出チャネルを介して共押出され、上記の連続シートは、無機材料及び有機材料の交互層を少なくとも１０個有している。
【０００７】
上記の無機材料は、好ましくは、低いガラス転移温度を有する無機ガラスであって、上記の有機材料は、一般的にガラス転移温度を有するポリマーである。このガラス転移温度は、好ましくは３００℃未満であり、さらに好ましくは１５０から３００℃である。さらに、無機材料及び有機材料の融解物の粘度は、特定の作動温度及び変形率（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）における値にできる限り同等に近接されるべく好ましく調節される。
【０００８】
適切に、本発明の好適実施例によると、このバリアは、透過性であり、且つ、無機層及び有機ポリマー材料に関する屈折率は、無機層及び有機層との間のインターフェースにおいて反射を軽減すべく合理的に適合されている。
【０００９】
最後に、本発明は、上述のバリアを有するディスプレイ装置にも関し、このバリアは、好ましく透過性であり、無機材料及び有機材料の交互層を有している。本発明におけるこれら及びその他の面は、以下に述べる実施例に関する参照文により明らかにされ、且つ、詳細に説明されるであろう。
【００１０】
本発明における好適実施例は、添付した図面についての参照文により、より詳細に述べられるであろう。
【００１１】
本発明は、簡単な方法にて製造されるバリアに係り、このバリアは、熱形成可能であり、再形成可能であり、電子ディスプレイに適用するためのバリアとして使用するのに適した良好で十分なバリア特性を有している。本発明の手法は、無機材料の融解物及び有機材料の融解物を共押出することに基づいている。この方法は、簡単であり、時間がかからず、安価であり、例えば堆積技術での使用が難しい種々の開始物質を有していてもよい。この共押出は、スタティックミキサー（ｓｔａｔｉｃ ｍｉｘｅｒ）による多層化と組み合わせて行われてもよい。この方式において、複数の層は、押出融解スチームにて形成され、その後、適合可能な厚みのシートを形成すべくダイを介して押し出される。得られるバリアは、無機材料及び有機材料が交互に連続した層を有している。この複数の層は、適用に依存し、原則して、単一のガラス層は、十分なバリア効果を有し、この層における欠陥をもはや有さない。好ましくは、このバリアは、数１０００までの層、つまり複数層バリア、なる若干の層に構築される。多層化に関して、これは、指数関数的に行われてもよく、フィードブロックにおける多層化によってもよい。この場合、複数の層は、典型的には、２０未満であるが、指数関数的な多層化により数千の層を得てもよい。
【００１２】
図１Ａは、共押出チャネルによる多層化の概略図である。無機材料１の融解物及び有機材料２の融解物は、多層化装置３を通過すべく配置される。この多層化装置３は、共押出チャネルにおいて多重化要素４にて構築される。図１Ｂにおいて、多重化要素４が概略的に示されている。最終バリア５における層の数は、連続シートであり、共押出チャネルにおける最終バリア５の数により同定され、数千程度であってもよい。さらに、多重化要素４の数、つまり層の数は、処理工程に影響を及ぼさない。
【００１３】
層の厚みは理論的に制限がなく、５０ｎｍ未満の厚みが示されている。実用的な限度は、上記の材料の流動性及び界面張力に由来し、多層化装置３の入口における材料の流動性により調節されてもよい。上記の材料は、加熱シリンダー又はポリマー処理技術において公知のその他の可塑化ユニットにてピストンを駆動することにより供給されてもよい。同様の装置は、多層化有機材料を押し出すために使用される文献から、当業者には周知である。同様の原則は、複合的な形態が必要とされる場合、押出に代わって、射出成形工程に使用される。
【００１４】
多層化装置３の動作を適切に行うべく、有機及び無機融解物１、２の粘度は、所望する作動温度及び変形率における値とできる限り近接して調節されるべきである。実用的に、このことは、層の構築の質に影響を与えることになる。このことが限定的でない場合、この要件は緩和される。
【００１５】
無機材料及び有機材料の粘度の適合性に関し、無機材料は、３００℃未満、さらに好ましくは１５０から３００℃の間のガラス転移温度が選択され、上記の有機材料は、無機材料１のガラス転移温度に十分近接したガラス転移温度を好ましく有している。有機材料の脆弱性は無機材料に相対して小さくされるべきである。脆弱性は、Ｔｇにて標準化された温度における粘度の相対的な変化である。脆弱性が増加することが意味するのは、融解状態における粘度の温度感受性が増加するということである。Ｔｇと脆弱性とを組み合わせて特定の温度における粘度を決定する。実用的には、Ｔｇを調節することは、融解物の粘度を調節するのに最も簡単な方法である。
【００１６】
無機材料及び有機材料の両者は、常温において好ましく固体である。無機材料は、無機ガラス、好ましくは十分低い粘性を有するリン酸塩ガラスであり、有機材料は、好ましくはポリマーである。良好な透過性を示すには、個々の材料のみが高い光透過性を有するだけでなく、無機材料及び有機材料の間のインターフェースにおける反射を減弱すべく、屈折率も妥当的に適合されていなければならない。他方、透過性が要求されない場合、最終的なバリアにおける粘性適合性及び機械特性を向上する方法として、ポリマー及びフィラーのブレンドを使用することも可能である。低い融解ガラスを有するポリマーのブレンドは、すべてのガラス層又はポリマー層に関する置き換えとして組み合わされてもよい。このポリマーは、機械特性を向上する、ガラスに接着する添加物を有していてもよく、且つ、その他の所望のバリア特性を有していてもよい。
【００１７】
適用温度においてガラス性を有するポリマーを使用することにより、薄い厚みにおいてのみ柔軟性を示す、それ自身非常にガラスに類似したシートである強固なコンポジットを形成する。無機材料及び有機材料との接着は、処理後にバリアの剥離を阻止すべく良好であるべきである。しかしながら衝撃に対する抵抗性は、連続的な無機ガラス層間の連続的なポリマー層に起因して、（安全ガラスに類似した）ガラスシートよりも高い。このバリアは、熱可塑性材料であるがゆえ、所望の適用のために形状を調節するのに熱形成又はその他の再形成工程を使用してもよい。切断に起因するひび割れの問題は、連続した有機層がヒビ割れの伝播を妨害するので、軽減される。機械的な変形下に保持される優秀なバリア特性は、変形による脆弱な無機層にて起こる可能性のある欠陥又はヒビ割れが、表面においてバリアコーティーングを有するバリア膜の場合に、短い拡散通路をもたらさないように、複数の層にて達成される。また、実用的に、かかる組み合わせに関して融解物の粘性を適合することがより困難であるにもかかわらず、柔軟性を増加させることに関し、弾性ポリマー材料を使用してもよい。
【００１８】
このバリアは、また、防御に関し、且つ、種々の適用において、バリアに取り付けられてもよい、その他の部材への適切なインターフェースとして、一方又は両方の面上に、プラスティックカバー層を有してもよい。
【００１９】
本発明に実施例を以下に述べる。バリアは、約０．２ｍｍ厚の２５６層のバリアコンポジットを製造すべく、８個の多層化要素を有する多層化チャネルにＲＡＭシステムを接続して押出される。使用されるポリマーは、２００℃のＴｇ値を有するポリエーテルイミド製のＧＥプラスティック社製Ｕｌｔｅｍ１０２０であった。上記のガラスは、Ｒａｙら（Ｒａｙ，Ｎ Ｈ、Ｐｌａｉｓｔｅｄ，Ｒ Ｊ、Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，Ｗ Ｄ、Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎ、１７、（１９７６）、６６−７１頁）による以下の割合により合成された：７０部のＰ_２Ｏ_５、５部のＢ_２Ｏ_３、１０部のＬｉ_２Ｏ、及び５部のＭｇＯ。ＤＳＣによりＴｇは、２００℃であった。ポリマー及びガラス融解物の粘度は図２及び３にそれぞれ示している。分かるように、無機ガラス融解物の粘度は、ポリマーよりも有意に高い。
【００２０】
多層化による共押出は、３２０℃にて行われ、半透明で澄明ではない多重層バリアを得た。しかしながら完全に透過的なバリアは、二つの材料の屈折率が十分近接した調節することにより得られてもよい。バリアにて構築された層を図４にて示す。この図は、顕微鏡下（倍率６５倍）、バリアの断面図を与えている。分かるように、標準的な層構造は、断面の主要部分に渡って保存されている。しかしながら、バリア層のコアにおいては、ブレークアップ（ｂｒｅａｋ−ｕｐ）が起こっている。
【００２１】
無機材料及び有機材料の接着は、理にかなっているが、多重的な屈曲の後、剥離が観察される。使用されるリン酸塩ガラスは、水分を有している。このことは、多湿な環境に保持された場合、経時的にガラスの局部的な分解をもたらす。しかしながら、このことは、若干高いＴｇ値にて、良好な安定性を有する、異なったガラス成分を使用することにより向上されてもよい。このことは、粘度を適合すべく、ポリマーの分子量と同様に、粘度のミスマッチを増加し、ガラスの脆弱性はいまだ増加する可能性がある。
【００２２】
本発明の好適実施例を示し且つ述べてきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではないことを理解すべきである。添付した請求項により述べられている本発明の範囲から解離することなく、種々の変形、変更及び変法は当業者にとって明らかである。このバリアは、主として、ポリマーＬＥＤ，ＯＬＥＤ、ＣＲＴ及びＬＣＤに使用されることを意図しているが、光源として、ＦＤＳ、テレビ、コンピューター、光応用など、優秀なバリア特性が必要な適用に使用してもよい；このバリアは、バリアの透過性が徐々に減弱するように、着色物質を含んでいてもよいし、上記の無機材料及び／又は有機材料は、それ自身に着色されてもよい。さらに、本発明の共押出技術が可能であれば、最終的なバリアに対して異なる特性を与える、幅広い無機材料及び有機材料を使用してバリアを製造することも可能である。さらに、直接的な方法にてこの共押出により製造可能な、一つ以上のタイプのポリマー及び一つ以上のタイプのガラスによりバリアを構築することも可能である。また、このバリアは、異なる層において異なる特性を有するバリアを構築すべく、種々の層にて複数のポリマー及びガラスにて製造されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】共押出チャネルにおける層増加装置に関する概略的な図である。
【図１ｂ】多重化要素である。
【図２】ずり速度γ＝１０ｓ−１における温度Ｔ［℃］に対するＵｌｔｅｍ１０２０の粘度ｂ［Ｐａ．ｓ］の関係を示した図である。
【図３】挿入された温度（３０８、３１７、３２６、３３５及び３４４℃）におけるずり速度γ［ｒａｄ／ｓ］に対するリン酸塩ガラスの粘度ｖ［Ｐａ．ｓ］の関係を示したグラフである。
【図４】本発明における押出バリアコンポジットに関する断面図の写真である（倍率６５倍）。

Claims (15)

1. 少なくとも一つの無機材料の融解物と少なくとも一つの有機材料の融解物とを共押出するステップを有し、前記の少なくとも一つの無機材料及び前記の少なくとも一つの有機材料は、連続シートとして共押出されることを特徴とする、特に電子ディスプレイ装置用のバリアの製造方法。
2. 少なくとも一つの多重化要素を有する共押出チャネルを介して、前記の少なくとも一つの無機材料の融解物と前記の少なくとも一つの有機材料の融解物とを共押出するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記連続シートは、前記無機材料と前記有機材料との交互層を少なくとも１０個有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記無機材料は、無機ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 前記無機ガラスは、好ましく３００℃未満のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
6. 前記無機ガラスは、リン酸塩ガラスであることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
7. 前記有機材料はポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
8. 前記の有機ポリマーは、ガラス転移温度を有していることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
9. 前記ガラス転移温度は、好ましく３００℃未満であることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
10. 前記の有機融解物及び前記の無機融解物の粘度を、特定の温度及び変形率での値にできる限り近接すべく調節するステップを有していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
11. インターフェースにおける反射を軽減するように、前記無機材料及び有機材料に関する屈折率をできる限り十分近接すべく適合するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
12. プラスティック製カバーを前記連続シートの少なくとも一つの側面上に適用するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法に従って製造された、無機材料と有機材料との交互層を有する、特に電子ディスプレイ用のバリア。
14. 前記バリアは、本質的に透過性の無機材料及び有機材料を有することを特徴とする請求項１３に記載のバリア。
15. 請求項１３又は１４に記載のバリアを有する、特に電子ディスプレイ用のディスプレイ装置。