JP2014177121A - ガスバリアフィルム積層体、その製造方法、および電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムが、接着剤層を介して積層されてなり、前記接着剤層が、エネルギー線硬化型接着剤組成物を用いて形成された接着剤組成物層に、エネルギー線を照射することにより硬化させて作製されたものであることを特徴とするガスバリアフィルム積層体、その製造方法、及び、このガスバリア積層体を備える電子部材。
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1には、第1の透明プラスチックフィルム基材の上に透明ガスバリア層が形成され、前記透明ガスバリア層の上に透明接着剤層を介して、第2の透明プラスチックフィルム基材が配置されている透明フィルムが開示されている。また、特許文献2には、アクリル系接着剤を用いて、ガスバリアフィルム同士を貼り合わせた透明ガスバリア積層フィルムが開示されている。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、接着剤層を介してガスバリアフィルム同士を貼り合せた積層体について鋭意検討した。その結果、少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルム同士を、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させて得られるガスバリアフィルム積層体は、高いガスバリア性を有し、かつ、高温及び高湿度下に長時間置かれた場合であっても、ガスバリアフィルム同士を確実に接着・固定し、積層体内に気泡などが生成しにくく、外観不良が発生しにくいことを見出し、本発明を完成させるに至った。
(1)少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムが、接着剤層を介して積層されてなり、
前記接着剤層が、エネルギー線硬化型接着剤組成物を用いて形成された接着剤組成物層に、エネルギー線を照射することにより硬化させて作製されたものであることを特徴とするガスバリアフィルム積層体。
(2)少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムを、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させて得られたものであることを特徴とするガスバリアフィルム積層体。
(4)前記エネルギー線硬化型接着剤組成物が、エネルギー線硬化性を有しない重合体とエネルギー線硬化型化合物との混合物、又は、エネルギー線硬化性の不飽和基を有する重合体を主成分とするものであることを特徴とする、(1)又は(2)に記載のガスバリアフィルム積層体。
(5)前記エネルギー線硬化性を有しない重合体が、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であり、前記エネルギー線硬化性の不飽和基を有する重合体が、側鎖にエネルギー線硬化性の不飽和基を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることを特徴とする、(4)に記載のガスバリアフィルム積層体。
(7)前記ガスバリアフィルムの水蒸気透過率が、40℃、相対湿度90%の雰囲気下で、0.5g/m2/day以下であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載のガスバリアフィルム積層体。
(8)前記ガスバリアフィルムが、合成樹脂からなる基材フィルム上に、少なくとも1層のガスバリア層を有するものであることを特徴とする、(1)又は(2)に記載のガスバリアフィルム積層体。
(9)隣接する2枚のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、前記接着剤層と、基材側で接するように積層されていることを特徴とする、(8)に記載のガスバリアフィルム積層体。
(11)(1)〜(9)に記載のガスバリアフィルム積層体を備える電子デバイス
本発明のガスバリアフィルム積層体の製造方法によれば、本発明のガスバリアフィルム積層体を簡便に、かつ効率よく製造することができる。
本発明のガスバリアフィルム積層体は、太陽電池や、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ等の電子デバイスに好適に用いることができる。
本発明のガスバリアフィルム積層体は、少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムが、接着剤層を介して積層されてなり、前記接着剤層が、エネルギー線硬化型接着剤組成物を用いて形成された接着剤組成物層に、エネルギー線を照射することにより硬化させて作製されたものである(積層体A)か、少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムを、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させて得られたもの(積層体B)である。本発明においては、積層体Aは積層体Bであることが好ましい。
本発明に用いるガスバリアフィルムは、酸素や水蒸気の透過を抑制する特性(以下、「ガスバリア性」という)を有するフィルムである。
用いるガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、40℃、相対湿度90%の雰囲気下で、通常1.0g/m2/day以下、好ましくは0.5g/m2/day以下、さらに好ましくは0.1g/m2/day以下である。
水蒸気透過率の下限値については特に制限はなく、小さいほど好ましいが、40℃、相対湿度90%の雰囲気下で、通常、0.00001g/m2/day以上である。
このようなガスバリアフィルムを用いることで、ガスバリア性に優れるガスバリアフィルム積層体を得ることができる。
なお、水蒸気透過率は、公知のガス透過率測定装置を使用して測定することができる。
基材フィルムを構成する合成樹脂は、特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂;ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66等)、ポリm−フェニレンイソフタルアミド、ポリp−フェニレンテレフタルアミド等のアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等のポリエステル系樹脂;ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物等のシクロオレフィン系ポリマー;塩化ビニル;ポリイミド;ポリアミドイミド;ポリフェニレンエーテル;ポリエーテルケトン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリカーボネート;ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン等のポリサルフォン系樹脂;ポリフェニレンスルフィド;及びこれらの高分子の二種以上の組合せ;等が挙げられる。また、基材は、上述の合成樹脂に重合性不飽和結合を1つ以上有する紫外線硬化型物モノマーを含有する紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させてなる硬化フィルムであってもよい。
また用いる基材フィルムは、未延伸フィルムであっても、縦又は横等の一軸方向あるいは二軸方向に延伸された延伸フィルムであってもよい。
用いる基材フィルムは、本発明の目的を阻害しない範囲で、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、着色剤、充てん剤、顔料、帯電防止剤等の添加剤を含んでいてもよい。また、エネルギー線硬化型化合物を含んでいてもよい。
ガスバリア層は、ガスバリア性を有する層である。ガスバリア層は単層であっても、複数の層が積層されたものであってもよい。
これらは1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、透明で水蒸気透過率が低いガスバリアフィルムが得られるという点から、無機酸化物、無機窒化物又は金属を原料とする無機蒸着膜;ケイ素含有高分子層にイオンを注入して得られる層;であることが好ましく、ケイ素含有高分子層にイオンを注入して得られる層がより好ましい。
また、ケイ素含有高分子化合物は、コーティング剤として市販されている市販品をそのまま使用することもできる。
ケイ素含有高分子層中のケイ素含有高分子化合物の含有量は、より優れたガスバリア性を有するガスバリア層が得られることから、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。
ケイ素含有高分子層の厚みは、特に制限されないが、通常20nmから10μm、好ましくは30〜500nm、より好ましくは40〜200nmである。
得られた塗膜は、フィルムのガスバリア性向上のため、加熱・乾燥することが好ましい。加熱・乾燥方法としては、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等、従来公知の乾燥方法を採用することができる。
加熱温度は、通常、80〜150℃であり、加熱時間は、通常、数十秒から数十分である。
これらのイオンは、一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、(B)の方法は、radio frequency(高周波、以下、「RF」と略す。)や、マイクロ波等の高周波電力源等の特別の他の手段を要することなく、高分子層に負の高電圧パルスを印加するだけで、ケイ素含有高分子層の表面部に良質のイオン注入層を均一に形成することができ、生産性に優れるため、(A)の方法より好ましい。
本発明の積層体を構成する接着剤層は、後述するエネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層に、エネルギー線を照射することにより硬化させて作製(形成)されたものである。エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線等が挙げられる。
本発明の積層体を構成する接着剤層は、高温及び高湿度条件下でも、ガスバリアフィルム同士を確実に接着・固定し、ガスバリアフィルム積層体内に気泡等が生成することを効果的に抑制する。従って、本発明の積層体は、外観不良が発生しにくいガスバリアフィルム積層体である。
前記(A)のエネルギー線硬化型接着剤組成物に用いるエネルギー線硬化性を有しない重合体(x)としては、(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体、天然ゴム、変性天然ゴム、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、本発明の目的をより達成しやすいことから、(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体が好ましい。ここで、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を表し、「(共)重合体」は、単独重合体又は共重合体を表す。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ミリスチル(メタ)アクリレート、パルミチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の、アルキル基の炭素数が1〜20の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
架橋剤としては、官能基含有モノマーの官能基との反応性を有する多官能性化合物を用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等、あるいは、トリメチロールプロパントリレンジイソシアネート等のそれらのアダクト体等のイソシアネート系架橋剤;エチレングリコールグリシジルエーテル等のエポキシ系架橋剤;ヘキサ〔1−(2−メチル)−アジリジニル〕トリフォスファトリアジン等のアジリジン系架橋剤;アルミニウムキレート等のキレート系架橋剤;等が挙げられる。
これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
架橋剤の使用量は、官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.05〜5質量部である。
(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体中の、その他のモノマー由来の繰り返し単位の割合は、全繰り返し単位に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.05〜7.0質量%の範囲である。
質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した標準ポリスチレン換算の値である(以下にて同じ。)。
エネルギー線硬化型化合物(y)は、エネルギー線が照射されることにより、反応して三次元網目構造を形成する化合物である。そして、この三次元網目構造内に、ある程度の自由度を確保しながら、前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体等のエネルギー線硬化性を有しない重合体(x)が固定されることで、凝集力が上昇し、高温領域でも貯蔵弾性率が高く、所望の貯蔵弾性率を有する。従って、気泡の発生を効果的に抑制する接着剤層を容易に得ることができる。
多官能(メタ)アクリレート系モノマーとしては、例えば、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、ジ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート等の2官能型モノマー;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート等の3官能型モノマー;ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の4官能型モノマー;プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の5官能型モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の6官能型モノマー;等が挙げられる。
これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
エネルギー線硬化型化合物(y)の含有割合が70質量%を超えると、硬化時の体積収縮率が大きくなり、ガスバリアフィルムとの界面が剥離するおそれがある。一方、1質量%未満であると、所望の貯蔵弾性率が得られず、発泡を抑制することが困難となる。
前記(B)のエネルギー線硬化型接着剤組成物に用いるエネルギー線硬化性の不飽和基を有する重合体(z)としては、エネルギー線が照射されることにより、重合体(z)が有する不飽和基が反応して硬化する重合体であれば、特に制約はない。なかでも、本発明の目的をより達成しやすいことから、側鎖にエネルギー線硬化性の不飽和基を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体が好ましい。重合体(z)は、エネルギー線が照射されることにより、反応して硬化するため、凝集力が上昇し、高温領域でも貯蔵弾性率が高く、所望の貯蔵弾性率を有するため、気泡の発生を効果的に抑制する接着剤層を容易に得ることができる。
置換基としては、例えば、イソシアナート基、アジリジニル基、エポキシ基、オキサゾリン、アミノ基、アジリジニル基が挙げられる。このような置換基は、(メタ)アクリロイル基含有化合物1分子毎に少なくとも一つ含まれている。
このようなエネルギー線硬化性の不飽和基含有化合物としては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアナート、メタ−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアナート、メタクリロイルイソシアナート、アリルイソシアナート;ジイソシアナート化合物又はポリイソシアナート化合物と、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとを反応させることにより得られるアクリロイルモノイソシアナート化合物;ジイソシアナート化合物又はポリイソシアナート化合物、ポリオール化合物、及びヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを反応させることにより得られるアクリロイルモノイソシアナート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸、2−(1−アジリジニル)エチル(メタ)アクリレート、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン等が挙げられる。
エネルギー線硬化性の不飽和基の平均側鎖導入率が0.1mol%未満であると、所望の貯蔵弾性率が得られず、発泡を抑制することが困難となる。一方、50mol%を超えると、硬化時の体積収縮率が大きくなり、ガスバリアフィルムとの界面が剥離するおそれがある。
なお、エネルギー線硬化性の不飽和基の平均側鎖導入率は、次の式によって算出されるものである。
エネルギー線硬化性を有する重合体(z)の含有割合が上記範囲であると、気泡の発生を抑制し、所望の貯蔵弾性率が得られやすい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、2,、2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−2−(ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、ベンゾフェノン、p−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリ−ブチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、p−ジメチルアミノ安息香酸エステル、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン]、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。これらは、一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
シランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
アルコキシ金属化合物の配合割合は、組成物全体に対して、0.001〜10質量%が好ましく、0.005〜5質量%がより好ましい。
その他の添加剤としては、例えば、光安定剤、酸化防止剤、接着付与剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤、樹脂安定剤、充てん剤、顔料、増量剤、帯電防止剤、カップリング剤等が挙げられる。エネルギー線硬化型接着剤組成物における添加剤の合計の配合割合は、本発明の目的を阻害しない範囲であればよく、通常、組成物全体の0.001〜50質量%である。
溶剤としては、例えば、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等が挙げられる。
また、前記エネルギー線硬化型接着剤組成物の固形分濃度としては、5〜40%が好ましく、10〜30%がより好ましい。
得られた塗膜を乾燥することで、接着剤組成物層を形成することができる。
乾燥は、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等、従来公知の乾燥方法で行えばよい。加熱温度は、通常、60〜100℃程度で、加熱時間は、通常、数十秒から数十分間である。
また、得られる接着剤層の23℃における貯蔵弾性率は、特に限定されないが、1×107〜5×109Paであるのが好ましく、2×107〜1×109Paであるのがより好ましく、5×107〜5×108であるのが特に好ましい。接着剤層の23℃における貯蔵弾性率が、1×107Pa未満のときは、高温、高湿度条件下で長時間置かれた場合、所望の弾性率が得られにくく、一方、5×109Paを超えると、ガスバリアフィルム積層体の折り曲げ性が低下するおそれがある。
本発明のガスバリアフィルム積層体の一例を図1に示す。図1中、A1、A2はガスバリアフィルムを、Cは接着剤層を、a1、a2は基材を、b1、b2はガスバリア層をそれぞれ示す。
(a)(基材/ガスバリア層)/接着剤層/(ガスバリア層/基材)
(b)(ガスバリア層/基材)/接着剤層/(ガスバリア層/基材)
(c)(ガスバリア層/基材)/接着剤層/(基材/ガスバリア層)
この理由は、基材中に含まれる水分がガスバリア層の反対側から出て行きやすく、また高温及び高湿度下に長時間置かれた場合に、基材の側面から水分が浸透しやすいためである。従って、(b)または(c)の構成のガスバリアフィルム積層体は、(a)の構成に比べて、積層体内に気泡の発生が起こりやすく、(b)または(c)の構成の場合に、上述の接着剤層を用いることで、気泡の発生を抑制する効果が顕著となる。
保護層は、透明性がよく、耐擦傷性が良好なものが好ましい。また、防汚性、耐指紋付着防止性、帯電防止性、撥水性、親水性等の機能を有していてもよい。
保護層の厚みは、ガスバリアフィルム積層体の使用目的等を考慮して適宜選択することができ、通常、0.05〜10μm、好ましくは0.1〜8.0μm、より好ましくは0.2〜5.0μm、さらに好ましくは0.2〜1.0μmである。
導電体層の表面抵抗率は、1000Ω/□以下が好ましく、より好ましくは200Ω/□以下である。
導電体層の厚みは、通常、10nmから9μm、好ましくは20nmから1.0μmである。
水蒸気透過率の下限値については特に制限はなく、小さいほど好ましいが、40℃、相対湿度90%の雰囲気下で、通常、0.00001g/m2/day以上である。
なお、水蒸気透過率は、公知のガス透過率測定装置を使用して測定することができる。
本発明のガスバリアフィルム積層体の製造方法は、隣接する2枚のガスバリアフィルムを、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させる工程を有することを特徴とする。
隣接する2枚のガスバリアフィルムを、接着剤組成物層を介して貼合する方法としては、剥離シート上に接着剤組成物層を形成し、この接着剤組成物層面と、ガスバリアフィルムの一方の面とを貼り合わせ、次いで剥離シートを剥離し、露出した接着剤組成物層面と、もう一枚のガスバリアフィルムを貼り合わせて貼着する方法が挙げられる。
紫外線を照射する場合は、高圧水銀ランプ、無電極ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。照射量は、通常、照度50〜1000mW/cm2で、光量100〜500mJ/cm2、好ましくは50〜300mJ/cm2の範囲である。
照射時間は、通常、0.1〜1000秒、好ましくは1〜500秒、更に好ましくは10〜100秒である。紫外線照射工程の熱負荷を考慮しつつ光量を満たすために、複数回照射しても構わない。
電子線を照射する場合は、電子線加速器等を用いることができる。照射量は、通常10〜1000krad、光量は、10〜1000krad程度が好ましい。
の範囲である。
本発明の電子デバイスは、本発明のガスバリアフィルム積層体を備えるものである。
電子デバイスとしては、特に制約はなく、例えば、タッチパネル、液晶ディスプレイ、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、太陽電池等が挙げられる。
本発明のガスバリアフィルム積層体は、高いガスバリア性を有し、かつ、高温及び高湿度下に長時間置かれた場合であっても、積層体内に気泡等が生成しにくく、外観不良が発生しにくいため、有機EL素子等の電子デバイスの封止用フィルムとして好適である。
図2中、有機ELデバイスは、基板4上に形成された透明電極3と、該透明電極上に積層された有機EL素子(正孔輸送層、発光層及び背面電極等)5と、前記有機EL素子5を封止する封止材2と、前記封止材2に積層されたガスバリアフィルム積層体1を備える。ガスバリアフィルム積層体1は、封止材2に接着されている。なお、基板4にも、本発明のガスバリアフィルム積層体を用いることができる。
なお、ガスバリア層を形成するために用いたプラズマイオン注入装置及びプラズマイオン注入条件は以下の通りである。
RF電源:日本電子社製、型番号「RF」56000
高電圧パルス電源:栗田製作所社製、「PV−3−HSHV−0835」
プラズマ生成ガス:Ar
ガス流量:100sccm
Duty比:0.5%
印加電圧:−6kV
RF電源:周波数 13.56MHz、印加電力 1000W
チャンバー内圧:0.2Pa
パルス幅:5μsec
処理時間(イオン注入時間):200秒
(1)基材フィルム
・PETフィルム:ポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂社製、商品名:PET38 T−100、厚さ38μm)
(2)ポリシラザン化合物
・ポリシラザン化合物含有液A:(クラリアントジャパン社製、ペルヒドロポリシラザンを主成分とするコーティング材、商品名:アクアミカNL110−20)
(3)光重合開始剤
・光重合開始剤A:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:イルガキュア500
・光重合開始剤B:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:イルガキュア184
・光重合開始剤C:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:イルガキュア500
(4)エネルギー線硬化型化合物
・エネルギー硬化型化合物A:エネルギー線硬化性の多官能モノマー(東亞合成社製、商品名:アロニックスM−315)
・エネルギー線硬化型化合物B:エネルギー線硬化性の多官能モノマー及びオリゴマーからなる組成物(大日精化工業社製、商品名:セイカビーム14−29B(NPI)
(5)架橋剤
・架橋剤A:ポリイソシアナート化合物からなる架橋剤(東洋インキ製造社製、商品名:オリバインBHS−8515)
(6)剥離シート
・剥離シートA:PETフィルムの片面にシリコーン剥離層が設けられた剥離シート(リテック社製、商品名:SP−PET381031)
基材フィルムとしてのPETフィルムに、ポリシラザン化合物含有液Aをスピンコート法により塗布し、120℃で1分間加熱して、厚さ150nmの、ペルヒドロポリシラザンを含むポリシラザン層を形成した。
次に、プラズマイオン注入装置を用いて、ポリシラザン層の表面に、上記のプラズマイオン注入の条件にて、アルゴン(Ar)をプラズマイオン注入して、ガスバリア層を形成し、ガスバリアフィルム1を作製した。得られたガスバリアフィルム1の、40℃、相対湿度90%の条件での水蒸気透過率は、0.02g/m2/dayであった。なお、ガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、ガス透過率測定装置(米国MOCON社製、型式:PERMATRAN)を用いて測定した(以下にて同じ。)。
基材フィルムとしてのPETフィルムに、スパッタリング法により、厚み60nmの窒化ケイ素からなるガスバリア層を形成し、ガスバリアフィルム2を作製した。得られたガスバリアフィルム2の、40℃、相対湿度90%の条件での水蒸気透過率は、0.4g/m2/dayであった。
n−ブチルアクリレート95質量部とアクリル酸5質量部を、酢酸エチル中で共重合させて、重量平均分子量が160万のエネルギー線硬化性を有しない重合体(下記第1表において、「アクリル酸エステル共重合体1」という。)を含む溶液を得た。
得られたアクリル酸エステル共重合体1を含む溶液の固形分70質量部に対して、光重合開始剤A 0.3質量部と、エネルギー線硬化型化合物A 30質量部と、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを得た。
製造例2−1で得たアクリル酸エステル共重合体1を含む溶液に、該溶液の固形分70質量部に対して、光重合開始剤A 0.3質量部と、エネルギー線硬化型化合物B 30質量部、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Bを得た。
n−ブチルアクリレート80質量部とアクリル酸20質量部とを、酢酸エチル/メチルエチルケトン混合溶媒(質量比50:50)中で共重合させて、重量平均分子量が60万のアクリル酸エステル共重合体2(エネルギー線硬化性を有しない重合体)を含む溶液(固形分濃度35質量%)を得た。
製造例2−3で得られたアクリル酸エステル共重合体2を含む溶液の固形分70質量部に対して、光重合開始剤C 0.3質量部と、エネルギー線硬化型化合物A 30質量部と、架橋剤A 0.2質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Dを得た。
n−ブチルアクリレート 62質量部と、メタクリル酸メチル 10質量部と、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(以下、「HEA」という。)28質量部を、メチルエチルケトン溶液中で、共重合させて、アクリル酸エステル共重合体を含む溶液(固形分濃度40質量%)を得た。
得られたアクリル酸エステル共重合体を含む溶液に、共重合体中のHEA100当量に対し80当量の2−メタクリロイルオキシエチルイソシアナートを添加し、窒素雰囲気下、40℃で48時間、グラフト重合させて、側鎖に重合性不飽和基を有する、重量平均分子量が25万のエネルギー線硬化型アクリル系共重合体(下記第1表において、「エネルギー線硬化性不飽和基含有重合体A」という。)を含む溶液を得た。
次いで、得られたエネルギー線硬化型アクリル系共重合体を含む溶液の固形分100質量部に対して、光重合開始剤B 3質量部と、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Eを得た。
製造例2−5で得たエネルギー線硬化型アクリル系共重合体を含む溶液の固形分70質量部に対して、光重合開始剤B 3質量部と、製造例2−1で得たアクリル酸エステル共重合体30質量部と、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Fを得た。
製造例2−5で得たエネルギー線硬化型アクリル系共重合体を含む溶液の固形分70質量部に対して、光重合開始剤A 3質量部と、エネルギー線硬化型化合物A 30質量部と、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Gを得た。
製造例2−1で得たアクリル酸エステル共重合体1を含む溶液の固形分100質量部に、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、接着剤組成物Hを得た。
製造例2−3で得たアクリル酸エステル共重合体2を含む溶液の固形分100質量部に、架橋剤A 0.2質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、接着剤組成物Iを得た。
製造例2−1で得たアクリル酸エステル共重合体1を含む溶液の固形分86質量部に対して、光重合開始剤A 0.3質量部と、エネルギー線硬化型化合物A 14質量部と、架橋剤A 0.1質量部を添加、溶解させた後、固形分濃度を30質量%に調整して、エネルギー線硬化型接着剤組成物Jを得た。
剥離シートAの剥離層表面に、製造例2−1で得られたエネルギー線硬化型接着剤組成物Aをコンマダイレクトコート法にて塗布し、得られた塗膜を100℃で1分間乾燥させて、厚さ約10μmの接着剤組成物層を形成した。
次いで、得られた剥離シート上の接着剤組成物層面と、製造例1−1で作製したガスバリアフィルム1の基材面とを貼り合わせた。さらに、剥離シートを剥離して露出した接着剤組成物層面と、もう1枚のガスバリアフィルム1の基材面とを貼り合わせて、図1(c)と同様の層構成を有する積層体を得た。貼着してから30秒後に、紫外線(UV)を、高圧水銀ランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、照度200mW/cm2、300mJ/cm2の光量で、一方のバリアフィルム側から照射し、接着剤組成物層を硬化させ、ガスバリアフィルム積層体1を作製した。
なお、照度・光量は、UV照度・光量計(アイグラフィックス社製、「UVPF−36」)を使用して測定した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−2で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Bに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体2を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−3で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Cに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体3を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−4で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Dに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体4を作製した。
実施例1において、ガスバリアフィルム1を、製造例1−2で得たガスバリアフィルム2に代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体5を作製した。
実施例1において、剥離シートを剥離して露出した接着剤層面と、もう1枚のガスバリアフィルムを貼り合わせる際、ガスバリアフィルムの基材面ではなくガスバリア層面を接着剤層面に貼り合わせて、図1(b)と同様の層構成を有する積層体を得た。それ以外は実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体6を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−5で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Eに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体7を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−6で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Fに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体8を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−7で得たエネルギー線硬化型接着剤組成物Gに代えた以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体9を作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−8で得た接着剤組成物Hに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、ガスバリアフィルム積層体1rを作製した。
実施例1において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを、製造例2−9で得た接着剤組成物Iに代えたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリアフィルム積層体2rを作製した。
実施例5において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを接着剤組成物Jに代えたこと以外は、実施例5と同様にして、ガスバリアフィルム積層体3rを作製した。
実施例6において、エネルギー線硬化型接着剤組成物Aを接着剤組成物Hに代えたこと以外は、実施例6と同様にして、ガスバリアフィルム積層体4rを作製した。
PETフィルムの片面にシリコーン剥離層を設けてなる剥離シート(リンテック社製、SP−PET381031)の剥離層上に、接着剤組成物A〜Iをそれぞれ乾燥後の膜厚が25μmとなるように塗布し、これを乾燥して接着剤組成物層を形成した。
得られた接着剤層A〜G、Jにつき、粘弾性測定機器(ティー・エイ・インスツルメント社製、DMA Q800)を使用し、周波数11Hz、0〜250℃の範囲で引張モードによる粘弾性を測定した。23℃および60℃における貯蔵弾性率の測定結果を下記表1および表2に示す。
れ120mm×120mmの大きさに裁断し、接着剤組成物層を積層し、この操作を繰り返すことにより、接着剤組成物層(積層体)の全体厚みを3mmにした後、8mmφの円柱状に打ち抜くことにより、接着剤組成物層H、Iの試験片を作製した。
得られた接着剤組成物を、粘弾性測定機器(DYNAMIC ANALYZER RDAII、ティー・エイ・インスツルメント社製)を使用し、周波数1Hz、25〜220℃の範囲でねじり剪断法により測定した。23℃および60℃における貯蔵弾性率の測定結果を下記表2に示す。
実施例及び比較例で得られたガスバリアフィルム積層体1〜9、1r〜3rを、それぞ高温高湿度条件下(60℃、90%RH)に、1000時間載置した。その後、23℃、50%RH環境下で1日調温・調湿を行い、ガスバリアフィルム積層体を目視にて評価した。評価結果を下記表1および表2に示す。なお、表中、層構成の欄のaは、積層体が図1(a)の層構成を有していることを示し、bは、図1(b)の層構成を有していることを表す。
評価基準は、以下に示すとおりである。
○:ガスバリアフィルム積層体に気泡が見られなかったもの。
×:ガスバリアフィルム積層体に気泡が見られたもの。
C・・・接着剤層
a1、a2・・・基材
b1、b2・・・ガスバリア層
1・・・ガスバリアフィルム積層体
2・・・封止材
3・・・透明電極
4・・・基板
5・・・有機EL素子
Claims (11)
- 少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、隣接する2枚のガスバリアフィルムが、接着剤層を介して積層されてなり、
前記接着剤層が、エネルギー線硬化型接着剤組成物を用いて形成された接着剤組成物層に、エネルギー線を照射することにより硬化させて作製されたものであることを特徴とするガスバリアフィルム積層体。 - 少なくとも2枚のガスバリアフィルムを含むガスバリアフィルム積層体であって、
隣接する2枚のガスバリアフィルムを、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させて得られることを特徴とするガスバリアフィルム積層体。 - 前記接着剤層が、60℃における貯蔵弾性率が1×107〜1×109Paのものであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 前記エネルギー線硬化型接着剤組成物が、エネルギー線硬化性を有しない重合体とエネルギー線硬化型化合物との混合物、又は、エネルギー線硬化性の不飽和基を有する重合体を主成分とすることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 前記エネルギー線硬化性を有しない重合体が、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であり、前記エネルギー線硬化性の不飽和基を有する重合体が、側鎖にエネルギー線硬化性の不飽和基を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体であることを特徴とする、請求項4に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体が、カルボキシル基含有(メタ)アクリル酸エステル系共重合体であることを特徴とする、請求項5に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 前記ガスバリアフィルムの水蒸気透過率が、40℃、相対湿度90%の雰囲気下で、0.5g/m2/day以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 前記ガスバリアフィルムが、合成樹脂からなる基材上に、少なくとも1層のガスバリア層を有するものであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 隣接する2枚のガスバリアフィルムの少なくとも一方が、前記接着剤層と、基材側で接するように積層されていることを特徴とする、請求項8に記載のガスバリアフィルム積層体。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のガスバリアフィルム積層体の製造方法であって、
隣接する2枚のガスバリアフィルムを、エネルギー線硬化型接着剤組成物から形成された接着剤組成物層を介して貼合した後、該接着剤組成物層にエネルギー線を照射して、前記接着剤組成物層を硬化させる工程を有することを特徴とする、ガスバリアフィルム積層体の製造方法。 - 請求項1〜9に記載のガスバリアフィルム積層体を備える電子デバイス。
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