JP2009028945A - 光学材料保護用積層体、これを用いたエレクトロルミネッセンス光学素子、及び電気泳動式表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】保護フィルムと積層一体化した、高透明でかつ、酸素、水蒸気等の高バリア性を有する光学材料保護用積層体であって、取り扱いが容易で加工適正が良く、表示体打ち抜き加工や使用時の保護フィルム剥離によっても、そのバリア性が劣化しない表面基材を提供する。また、それを用いたエレクトロルミネッセンス発光素子、及び電気泳動式表示パネルを提供する。
【解決手段】粘着層と粘着基材の複合形態で使用時に剥離・除去する保護フィルムと、バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を積層一体化した、透明でかつバリア性をもつ光学材料保護用積層体であって、総厚が50μｍ以上であることを特徴とする光学材料保護用積層体。および、それを具備するエレクトロルミネッセンス発光素子および、電気泳動式表示パネル。
【選択図】図１

Description

本発明は、高透明でかつ、酸素、水蒸気等の高バリア性を有する、光学材料保護用積層体、及びこれを用いたエレクトロルミネッセンス表示素子（以下ＥＬ素子と略称する）、及び電気泳動式表示パネルに関し、特に、使用時剥離させる保護フィルムが一体化した光学材料保護用積層体、及びこれを用いたＥＬ素子、及び電気泳動式表示パネルに関する。

表示体等の表面基材に用いられる透明プラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略称する）やポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮと略称する）などのポリエステル系基材が知られていた。

また、表面基材に用いるプラスチック材料表面を、加工時の傷つきや汚れから保護するものとしては、ポリエチレン系基材層と、エチレン酢酸ビニル共重合体系またはエチレン−α−オレフィン共重合体系の粘着層からなる複合フィルムで、自己粘着性と可剥性を有する表面保護フィルムが知られていた。

しかし、上記したような既知の材料からなる表面基材や保護フィルムには、酸素、水蒸気、その他内容物を変質させる気体に対するバリア性が十分ではなく、ＥＬ素子等の表示体の保護、保存性向上に対しては効果がなかった。

そのため、表面基材として比較的バリア性に優れるバリア性樹脂フィルム、例えば、塩化ビニリデン樹脂フィルム、ポリビニルアルコールとエチレンビニル共重合体フィルム、ポリアクリロニトリル等の樹脂フィルム、あるいは、これらの樹脂との積層フィルム等が主に用いられてきた。しかし、バリア性樹脂フィルムやそれらの積層フィルムは、温湿度依存性が大きく、高度なバリア性を維持できない問題や、さらに、塩化ビニリデンやポリアクリロニトリル等は廃棄・焼却の際に有害物質が発生する可能性があるなどの問題があった。

そこで、これらの欠点を克服した防湿性を有する透明プラスチチック材料として、例えば、特許文献３に記載されているような、酸化珪素、酸化アルミニュウム、酸化マグネシウム等の無機酸化物を、真空蒸着法やスパッタリング法等の形成手段により、プラスチックフィルム上に透明膜として成膜したバリア性積層フィルムが上市されている。また、本発明者も、特許文献1に記載する透明樹脂バリアフィルム層と熱接着性フィルム層からなる積層フィルム、及び特許文献２に記載する少なくとも２つの透明樹脂バリアフィルム層と粘着層からなる積層フィルムを提供している。

しかしながら、上記した無機酸化物の透明バリア膜を形成した表面基材と保護フィルム基材とを合わせた総厚が薄いと、表示体の積層組み立て時の取り扱いが困難であり、さらに、打ち抜き等の加工時に加わる種々の外力によって、バリア材へのダメージが引き起こされ、本来のバリア性能を発揮することができない問題があった。またさらに表面基材と保護フィルムとを合わせた総厚が薄いと、表示体の使用時に保護フィルムを剥離させたときに、バリア材に微小クラックの発生等のダメージを受け、本来のバリア性能を発揮することができない問題があった。
特開２００５−２２４９６５号公報 ＷＯ２００４／１０１２７６号公報 特公昭６３−２８０１７号公報

本発明は、上記背景技術で述べた従来技術の問題を解決する為になされたもので、保護フィルムと積層一体化した、高透明でかつ、酸素、水蒸気等の高バリア性を有する光学材料保護用積層体であって、取り扱いが容易で加工適正が良く、表示体打ち抜き加工や使用時の保護フィルム剥離によっても、そのバリア性が劣化しない表面基材を提供するものである。

また、本発明の他の目的は、高透明でかつ、酸素、水蒸気等の高バリア性を有する光学材料保護用積層体を用いたエレクトロルミネッセンス発光素子、及び電気泳動式表示パネルを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、粘着層と粘着基材の複合形態で使用時に剥離・除去する保護フィルムと、バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を積層一体化した、透明でかつバリア性をもつ光学材料保護用積層体であって、総厚が50μｍ以上であることを特徴とする光学材料保護用積層体である。

また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、表面基材が、透明バリア層として透明基材上に蒸着された無機酸化物の透明蒸着層を含むことを特徴とする光学材料保護用積層体である。

また本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記無機酸化物は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする光学材料保護用積層体である。

また本発明の請求項４に係る発明は、粘着層がアクリル系粘着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学材料保護用積層体である。

また本発明の請求項５に係る発明は、粘着基材層がポリエチレンテレフタレート（ポリエステルフィルム）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学材料保護用積層体である。

また本発明の請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光学材料保護用積層体の表面基材背面側にもうけられた、透明電極層、エレクトロルミネッセンス発光層、及び該エレクトロルミネッセンス発光層上に設けられた誘電体層または絶縁層、及びその上に設けられた背面電極層を有する積層体を具備することを特徴とするエレクトロルミネッセンス発光素子である。

また本発明の請求項７に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の光学材料保護用積層体の表面基材背面側にもうけられた、透明電極層、該透明電極層上に設けられ電気泳動粒子及び電気泳動粒子を分散させる絶縁性流動体が含まれる電気泳動式表示層、及び該電気泳動式表示層上に設けられた背面電極を有する積層体を具備することを特徴とする電気泳動式表示パネルである。

また本発明の請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、前記電気泳動式表示層には、前記電気泳動粒子を分散させた絶縁性流動体を封入したカプセルを有することを特徴とする電気泳動式表示パネルである。

本発明の光学材料保護用積層体は、保護フィルムと一体化した、高透明でかつ、酸素、水蒸気等の高バリア性を有する総厚50μｍ以上の腰すなわち剛性のある光学材料保護用積層体であるため、取り扱いが容易で、表示体素子等加工適正が良い。また、表示体打ち抜き加工や使用時の保護フィルム剥離によっても、そのバリア性が劣化しない表面基材を提供することができる。そのため、ＥＬ素子などの蛍光体の封止後に、外部から水分の浸入を防ぎ、蛍光体の水分による劣化や発光効率の低下がすくないＥＬ素子が提供できる。

以下、本発明の光学材料保護用積層体を、一実施形態に基づいて以下説明する。図1は、本発明の光学材料保護用積層体の代表的な例を表す断面図である。

本発明の光学材料保護用積層体１０は、粘着基材層４と粘着層３の複合形態で使用時に剥離・除去する保護フィルム３０と、バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材２０を積層一体化したものであり、その総厚が５０μｍ以上である。

表面基材２０は、バリア層２として、透明基材１上に蒸着された無機酸化物の透明蒸着層を含んでいる。透明基材１には、表示素子表面を構成するとともに無機酸化物の蒸着基材としての高透明性、耐熱性、機械的強度が求められる。透明基材１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、オレフィン系のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂や、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂があげられる。また用途によっては、ポリイミドなどのエンジニアリングプラスチックフィルムが用いられる。その中でも、汎用的には加工性やコストの面で、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が最も好ましい。透明基材１の厚さは、好ましくは、9ないし５０μｍである。9μｍ未満であると、フィルム成形が困難となり、蒸着時の熱による収縮等で膜不良が発生する傾向がある。５０μｍを超えると、蒸着加工あるいは積層加工等の加工効率が低下する傾向がある。

透明基材上に蒸着される無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種、または、2種以上使用することができる。無機酸化物の透明蒸着層２の厚さは、５〜３００ｎｍの範囲が好ましく、さらに１０〜１５０ｎｍがバリア性の安定の面で好適である。

無機酸化物からなる透明蒸着層２をポリエステルフィルム等の透明基材１に形成する方法としては、通常の真空蒸着法を用いることができる。また、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法や、イオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることも可能である。また、蒸着膜の透明性を上げるために蒸着の際、酸素ガスなどを吹き込む反応蒸着を行うこともできる。また、透明蒸着層のバリア性を強化するために、透明基材表面を蒸着直前にコーティング、又は低温プラズマ等の表面処理をする、さらには、蒸着後に蒸着層の表面上にある種の有機物もしくは無機物をコーティング又はラミネートすることも可能である。

無機酸化物の透明蒸着層２を含む表面基材２０のバリア性は、その水蒸気透過度が０〜５０ｇ／ｍ²・ｄａｙ・４０℃９０％ＲＨであることが好ましい。本発明では、特に、水蒸気透過度が１．０ｇ／ｍ²・ｄａｙ・４０℃９０％ＲＨ以下の低い領域すなわち高バリ
ア性が求められる用途でその有効性が発揮される。なお、ここで用いられる水蒸気透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２９Ｂ法に準じて、水蒸気透過率測定装置（モダンコントロール社製
ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ ３／３１）を使用し、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの条件下で測定できる。

本発明に用いられる粘着層３は透明性に優れるものが使用される。粘着層３を構成する粘着材としては、例えばアクリル系、ゴム系、ウレタン系、ビニルエーテル系、シリコン系などがあげられる。用途に応じてエチレン−α−オレフィン共重合体やポリエステル系粘着剤などが用いられるが、特にアクリル系プレポリマー、もしくはアクリル系モノマー等を主成分とするアクリル系樹脂が透明性、耐光性、コスト等の点から好ましい。

保護フィルム３０の粘着基材４としてはフィルム状のものであればかまわないが、汎用的にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが、用途に応じてポリプロピレンやポリエチレンなどが用いられる。ただし、加工性や汎用性、コストを考えてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの厚さ２５μｍ〜１００μｍがもっとも好ましい。

粘着層３を形成する方法としては、粘着基材４または表面基材２０のいずれかの積層面に粘着剤を塗布し、必要により乾燥して粘着層３を形成し、他方の基材をラミネートして積層する。粘着剤の塗布装置としては、リバースロールコーター、ナイフコーター、バーコーター、リバースグラビアコーター、ダイコーター等が使用される。粘着剤の塗布量は、形成される粘着層３の厚さとして１〜３０μｍの範囲が好ましい。

以上のような構成で作成する本発明の光学材料保護用積層体の総厚は５０μｍ以上とする。それ自身表示素子の表面を構成する表面基材として、既に上市されている厚さ１２μｍの無機酸化物蒸着透明バリアフィルム（凸版印刷株式会社製 ＧＸ−Ｐ−Ｆ）を単独で使用する場合、表面基材には腰がなく、加工適性に欠けているためこのまま表示体形成や素子としての打ち抜き加工等を行うことは非常に困難である。また、無機酸化物の透明蒸着膜は、物理的な衝撃に弱く基材に比べて柔軟性に欠けているため、単独では基材のシワや伸縮などの変形に追従できずに微小クラック等が発生しそのバリア性能は低下してしまう。そこで、保護体を貼り付けることで加工性を向上させることのできる積層体として適用する。ここで、保護体は表面基材をキズなどの物理的衝撃から守ると共に、加工適性を付与する役割で使用されるが、使用時には剥離・除去されるものであり、資源・コスト面を考慮すると可能な限り薄い材料であることがもとめられる。また、本発明の光学材料保護用積層体は積層時ならびに表示体加工時に、硬化収縮等で界面に応力を発生させて無機酸化物の透明蒸着層にダメージを与えず、剥離時にもバリア性を低下させないために、粘着層と粘着基材の複合形態の保護フィルムと、バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を積層一体化した構成とする。

加工時にはたわみやシワなどの加工阻害要因を排除でき、バリア性を低下させない機能を現す特性値として、あつかい易さ及びフィルムの曲げ剛性（スティフネス）に着目して検討を加えた結果、積層体としての層厚が５０μｍ以上であれば、加工時にシワ等が発生せず、加工適性があり、バリア性も損なうことがないことがわかる。明確な理論的解明には至っていないが、透明蒸着層を含む積層体全体を一つの柱状体とした場合、表示体加工時の加熱等による伸縮や打ち抜き時の応力に対する変形のしにくさが、個々の材質・構成よりも力学のヤング率やせん断弾性率の定義に示されるように、その全体厚さの３乗に比例していることが影響していると考えられる。本発明の積層体では層厚５０μｍ以上で必要な値が得られていると推定される。

本発明の光学材料保護用積層体は、光学部品等に好適に使用し得る。本発明のエレクトロルミネッセンス発光素子の一例は、図２に示すように、光学材料保護用積層体１０の表
面基材２０背面側にもうけられた、端子１１に接続された例えば酸化インジウム錫からなる透明電極層５、透明電極層上に設けられたエレクトロルミネッセンス発光層６、及び該エレクトロルミネッセンス発光層上に設けられた図示しない誘電体層または絶縁層、及びその上に設けられた端子１１に接続された例えば金属からなる背面電極層８を有する積層体を具備し、封止剤９によって封止した構成である。各電極層、絶縁層、誘電体層及びエレクトロルミネッセンス発光層は、周知の方法、例えば蒸着及びスッパタリング法等を用いて形成することができる。

さらに、本発明の電気泳動式表示パネルは、図３に示すように、光学材料保護用積層体１０の表面基材２０背面側にもうけられた、所定のパターンで形成された例えば酸化インジウム錫からなる画素電極５０、図示しないスイッチング素子、画素電極上に設けられた電気泳動粒子及び電気泳動粒子を分散させる絶縁性流動体が含まれる電気泳動式表示層７、及び該電気泳動式表示層上に設けられた背面電極８０を有する積層体を具備し、封止剤９０によって封止した構成である。

また、本発明の電気泳動式表示パネルは、前記電気泳動式表示層７には、前記電気泳動粒子を分散させた絶縁性流動体を封入したマイクロカプセルを有するものである。マイクロカプセルは、被膜内に白色粒子、黒色粒子、及びこれらを分散する絶縁性溶液が封入されている。

以下に、本発明の具体的実施例を比較例とともに説明する。

ここで、フィルムの曲げ剛性は、円環式ループスティフネステスタ（東洋精機製作所製）を用いて、幅８ｍｍ、長さ５０ｍｍの試料を円環とし、変位速度約３．５ｍｍ／秒で変位５ｍｍを与えるのに要する力をｍNで表した。また、あつかい易さは２００mm×３００mmに切ったサンプル上に疑似積層物として水：メタノール＝１：１をマイヤーバー＃８にて塗工し、シワを観察した。ｎ＝３枚とし、発生なし ○、１枚発生 △、２枚以上発生
× と判定した。

＜実施例１＞
バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を、水蒸気バリア性に優れる酸化アルミニュウムの透明蒸着フィルム（凸版印刷株式会社製 ＧＸ−Ｐ−Ｆ）１２μｍ厚に固定して、保護フィルムの厚さを変動させて、疑似加工条件として１２０℃オーブンに２分間入れ、取り出してから水蒸気バリアを測定した。得られた結果を表１に示す。なお、ＧＸ−Ｐ−Ｆの単体の水蒸気バリアはカタログ値によれば０．０５ｇ／ｍ²／ｄａｙ・４０℃９０％ＲＨである。

表１に示すように、本発明の総厚５０μｍ以上を有する積層体は、加熱後も水蒸気バリア性能が維持されていたが、比較例の総厚５０μｍ未満の積層体はバリア性が顕著に低下していた。

次にフィルムの曲げ剛性とあつかい易さを前記した方法により評価した。得られた結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明の総厚５０μｍ以上を有する積層体は、３ｍＮを越える剛性の値を示すとともに、シワの発生も無くとりあつかい易く加工適性があった。比較例の総厚５０μｍ未満の積層体はそれに対して加工適性がなかった。

本発明の光学材料保護用積層体の一例を説明する断面図である。 本発明のエレクトロルミネッセンス発光素子の一例を模式的に説明する断面図である。 本発明の電気泳動式表示パネルの一例を模式的に説明する断面図である。

符号の説明

１・・・透明基材 ２・・・透明蒸着層 ３・・・粘着層
４・・・粘着基材 １０・・・光学材料保護用積層体 ２０・・・表面基材
３０・・保護フィルム５、５０・・・透明電極
６・・・エレクトロルミネッセンス発光層 ７・・・電気泳動式表示層
８、８０・・・背面電極層 ９、９０・・・封止剤 １１、１２・・・端子

Claims (8)

1. 粘着層と粘着基材の複合形態で使用時に剥離・除去する保護フィルムと、バリア性を有しそれ自身表示素子の表面を構成する表面基材を積層一体化した、透明でかつバリア性をもつ光学材料保護用積層体であって、総厚が50μｍ以上であることを特徴とする光学材料保護用積層体。
2. 請求項１に記載の光学材料保護用積層体において、表面基材が、透明バリア層として透明基材上に蒸着された無機酸化物の透明蒸着層を含むことを特徴とする光学材料保護用積層体。
3. 請求項２に記載の光学材料保護用積層体において、前記無機酸化物は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする光学材料保護用積層体。
4. 粘着層がアクリル系粘着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学材料保護用積層体。
5. 粘着基材層がポリエチレンテレフタレート（ポリエステルフィルム）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学材料保護用積層体。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光学材料保護用積層体の表面基材背面側にもうけられた、透明電極層、エレクトロルミネッセンス発光層、及び該エレクトロルミネッセンス発光層上に設けられた誘電体層または絶縁層、及びその上に設けられた背面電極層を有する積層体を具備することを特徴とするエレクトロルミネッセンス発光素子。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の光学材料保護用積層体の表面基材背面側にもうけられた、透明電極層、該透明電極層上に設けられ電気泳動粒子及び電気泳動粒子を分散させる絶縁性流動体が含まれる電気泳動式表示層、及び該電気泳動式表示層上に設けられた背面電極を有する積層体を具備することを特徴とする電気泳動式表示パネル。
8. 請求項７に記載の電気泳動式表示パネルにおいて、前記電気泳動式表示層には、前記電気泳動粒子を分散させた絶縁性流動体を封入したカプセルを有することを特徴とする電気泳動式表示パネル。

Images