JP4971167B2 - 保護されたポリマーフィルム - Google Patents

Description

本発明は、保護されたポリマーフィルムに関し、より具体的には、低減された、湿気を透過する傾向を有するポリマーフィルムに関する。本発明は、また、そのような保護されたポリマーフィルムを組入れる物品に関する。

ポリマーフィルムは、湿気（たとえば、水蒸気）を透過する傾向があり、これは、湿気の透過が、フィルムに固定されるかフィルム上にその後形成される構成要素に有害である場合、望ましくないことがある。一例として、有機エレクトロルミネセンスデバイスが、湿気に曝されると、低減された出力または早すぎる故障をこうむることがある。そのようなデバイスをカプセル化し、そのようなデバイスの寿命を延ばすために技術が開発されており、これらは、デバイスが、湿気不浸透性であるガラス基板上に形成される場合、十分であろう。しかし、ますます、そのようなデバイスをポリマーフィルム上に形成することが望ましいが、そのようなフィルムは、本質的に湿気を透過する傾向がある。低透湿性を示した保護されたポリマーフィルムが特に有用であろうが、そのようなフィルムを開発するための激しい産業努力にもかかわらず、これまで、限られた成功しか得られていない。

一態様において、本発明は、第１の主面、および第１の主面と反対側の第２の主面を有するポリマーフィルム基板と、少なくとも基板の第１の主面上に設けられた保護構造とを含む保護されたポリマーフィルムを提供する。保護構造は、酸化ホウ素の層と、無機バリヤ層とを含む。酸化ホウ素の層を基板の第１の主面上に配置することができ、無機バリヤ層が酸化ホウ素の層の上に配置される。あるいは、無機バリヤ層を基板の第１の主面上に配置することができ、酸化ホウ素の層が無機バリヤ層の上に配置される。第２の保護構造（また、酸化ホウ素の層と、無機バリヤ層とを含む）を基板の第２の主面上に設けることができる。「上に配置された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｏｎ）」および「の上に配置された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｏｖｅｒ）」という表現は、この関係にある層の間に直接の密接な接触が必要であることを示唆することを意味しないが、代わりに、相対的な位置の用語である。

いくつかの実施形態において、無機バリヤ層は、基板の第１の主面と協働して、酸化ホウ素の層をカプセル化する。他の実施形態において、保護構造は第２の無機バリヤ層をさらに含む。その場合、酸化ホウ素の層を、２つの無機バリヤ層の間に配置し、任意に、２つの無機バリヤ層によってカプセル化することができる。

無機バリヤ層は、好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または炭化ケイ素などの、無機酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、オキシ窒化物（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、オキシホウ化物（ｏｘｙｂｏｒｉｄｅ）、またはオキシ炭化物（ｏｘｙｃａｒｂｉｄｅ）；ダイヤモンド状炭素層；および、ケイ素、アルミニウム、またはそれらの組合せなどの金属を含む。具体的な例としては、酸化（一酸化または二酸化）ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、または酸化ケイ素アルミニウム（ｓｉｌｉｃｏｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｘｉｄｅ）が挙げられる。無機バリヤ層は、たとえば交互のポリマー層および無機層を含む多層構造であることができる。いくつかの場合、無機バリヤ層は低透湿性を有する。

本発明による保護されたポリマーフィルムは、さらに、および任意に、有機金属化合物またはキレート化合物などのバッファ層を含むことができる。これらの実施形態において、無機バリヤ層を基板の第１の主面上に配置することができ、酸化ホウ素の層を無機バリヤ層の上に配置することができ、バッファ層を酸化ホウ素の層の上に配置することができる。

保護構造は、湿気を透過する、ポリマーフィルムの、固有であるがおそらく望ましくない傾向を低減する。結果として、本発明の保護されたポリマーフィルムは、上にエレクトロルミネセンスアセンブリ（たとえば、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置された発光構造とを含む）をその後形成または付着することができる良好な支持体を提供する。エレクトロルミネセンスアセンブリを、保護構造を支持するポリマーフィルムの表面上に（保護構造の下にまたは保護構造の上に）、またはポリマーフィルムの反対側の表面上に配置することができる。

別の態様において、本発明は、上で説明されたような保護構造を、少なくともポリマーフィルムの第１の主面に適用することによって、ポリマーフィルムによる湿気の透過を低減するための方法を提供する。

本発明は、全体を通して同じ参照符号が同じまたは類似した構成要素を示す、次の非限定的な、縮尺通りでない図面を参照して、より完全に理解されるであろう。

広く、および一態様において、本発明は、第１の主面、および第１の主面と反対側の第２の主面を有するポリマーフィルム基板と、少なくとも基板の第１の主面上に設けられた保護構造とを含む保護されたポリマーフィルムを提供する。保護構造は、酸化ホウ素の層と、無機バリヤ層とを含む。他の層を、任意に、保護構造内に、ポリマーフィルム基板上に、または両方に含むことができる。

さまざまな用途における湿気の透過を抑制するために、本発明の保護されたポリマーフィルムを使用することができる。それらは、有機エレクトロルミネセンスデバイス、有機トランジスタ、液晶ディスプレイ、および他の電子構成要素などの有機電子デバイスでの使用のための基板として特に有用である。

広く、「保護されたポリマーフィルム」は、ここで説明されるように保護構造が設けられたポリマーフィルム基板を指し、「保護構造」は、ポリマーフィルム基板上に設けられた酸化ホウ素の層および無機バリヤ層を指す。ポリマーフィルム基板は、湿気を透過するか、そうでなければ湿気に対して浸透性である傾向があり、これは、基板による湿気の透過が、基板に固定されるか基板上にその後形成される構成要素に有害である場合、望ましくない。

したがって、「保護されたポリマーフィルム」は、より具体的には、保護構造を有さない同じポリマーフィルム基板に対して、低減された、湿気を透過する能力を有するポリマーフィルム基板を指す。同様に、「保護構造」は、より具体的には、酸化ホウ素の層と、無機バリヤ層とを含み、かつ、保護構造を有さない同じポリマーフィルムに対して、湿気を透過する、ポリマーフィルムの望ましくないが固有の傾向を低減する層状アセンブリを指す。保護構造は、好ましくは、保護構造が適用された表面を通して、湿気を透過する、ポリマーフィルムの固有の傾向を、しばしばかなり、低減するように適合される。

好ましくは、保護構造は、保護されたポリマーフィルムを、有機電子デバイスの、少なくともアノード、カソード、および有機電子層をカプセル化するのに有用にするのに十分に低い透湿性を有する保護されたポリマーフィルムをもたらす。「カプセル化する」は、これらの層の露出した感湿性表面を囲むか閉じ込めることを意味する。有機電子デバイス、典型的には、モコン（ＭＯＣＯＮ）（ミネソタ州ミネアポリスのモダン・コントロールズ（Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ））によって提供されるような市販の設備によって測定することができるレベルを超える湿気からの保護を必要とする。モコン設備は、典型的には、５×１０^-4グラム／平方メートル／日（ｇ／ｍ²／日）の低い透湿速度を測定することができるが、１×１０^-6ｇ／ｍ²／日の低い浸透速度が、望ましい目標として説明されている。したがって、「低透湿性」は、より好ましくは、ＡＳＴＭテスト方法Ｆ−１２４９に従って測定された、５×１０^-4ｇ／ｍ²／日未満、より好ましくは１×１０^-5ｇ／ｍ²／日未満、さらに好ましくは１×１０^-6ｇ／ｍ²／日未満の透湿速度を意味する。

ここで、図面を参照すると、図１は、第１の主面１２ａと、第１の主面１２ａと反対側の第２の主面１２ｂとを有するポリマーフィルム基板１２を含む保護されたポリマーフィルム１０を示す。保護構造１４が、少なくとも基板１２の第１の主面１２ａ上に設けられる。保護構造１４は、酸化ホウ素の層１６と、無機バリヤ層１８とを含む。好ましくは、基板１２と保護構造１４との間の介在層がなく、というのは、これは、湿気の、基板の透過を低減する、保護構造の能力を損なうことがあるからである。同様に、酸化ホウ素層１６と無機バリヤ層１８との間の介在層がないことが好ましく、というのは、これも、基板１２による湿気の透過を低減する、保護構造１４の能力を損なうことがあるからである。

図１は、酸化ホウ素層１６を、中間基板１２および無機バリヤ層１８であるように示すが、これらの２つの層の相対位置を、無機バリヤ層１８が中間基板１２および酸化ホウ素層１６であるように逆にすることができる。無機バリヤ層および酸化ホウ素層が、侵入する湿気が、酸化ホウ素層に当たる前、無機バリヤ層に当たるように配列された構造が好ましい。

基板１２はポリマーフィルムである。「フィルム」とは、材料の厚さよりかなり大きい長さおよび幅寸法を有する材料を意味する。テープ、リボン、およびロールが、「フィルム」の概念内に含まれ、これらは、一般に、また、幅よりかなり大きい長さ寸法を有し、幅が、また、厚さよりかなり大きい材料を説明する。そのような材料は、しばしば、中心コアで提供され、これの周りに、材料が多数の巻きで巻付けられ、保護構造が基板に適用される（たとえば、ロールツーロール製造で）処理工程、付加的な製造作業、または処理後の取扱い、保管、および運送を促進する。シート、ページ、またはパネルも、「フィルム」の概念内に含まれ、これらは、一般に、より近く等しい長さおよび幅寸法を有する材料を説明する。そのような材料は、しばしば、多数の個別の層のスタックで取扱われ、それは、保護構造がシート供給または同様のシーティングタイプ作業で基板に適用される処理工程を促進する。

「ポリマー」という用語は、ホモポリマーおよびコポリマー、ならびに、たとえば、共押出によって、または、たとえばエステル交換反応を含む反応によって、混和性ブレンドで形成することができるホモポリマーまたはコポリマーを指す。「コポリマー」という用語は、２つ以上の異なったモノマー単位から得られる材料を説明し、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、およびグラフトコポリマーを含む。基板１２を提供するのに適したポリマーは、アクリレート（ポリメチルメタクリレートなどのメタクリレートを含む）、ポリオール（ポリビニルアルコールを含む）、エポキシ樹脂、シラン、シロキサン（それらの変形のすべてのタイプとともに）、ポリビニルピロリドン、ポリイミド、ポリアミド、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリスルホン、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、セルロースエーテルおよびエステル（たとえば、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートなど）、ニトロセルロース、ポリウレタン、ポリエステル（たとえば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンナフタレート））、ポリカーボネート、ポリオレフィン（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ（ｐ−クロロスチレン）、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレンなど）、フェノール樹脂（たとえば、ノボラック樹脂およびレゾール樹脂）、ポリビニルアセテート、スチレン／アクリロニトリル、スチレン／無水マレイン酸、ポリオキシメチレン、ポリビニルナフタレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、フルオロポリマー、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅｓ）、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルイミド、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ならびにポリフタルアミドを含む、フィルムに形成することができる、熱硬化（架橋）ポリマー、熱硬化性（架橋性）ポリマー、または熱可塑性ポリマーなどのいくつかの既知のポリマーのいずれかであることができる。

いくつかの用途の場合、基板１２が、可視光透過、たとえば、目的とする可視光波長における、少なくとも約７０％の透過を有することが望ましいであろう。他の用途において、基板が、延伸、二軸延伸、および／または熱安定化されることが望ましいであろう。いくつかの場合、基板１２が可撓性であることが望ましく、可撓性とは、上で説明されたように、多数の巻きを有するロールを製造するために、基板１２をコアの周りに巻付けることができることを意味する。基板１２の厚さは、主として、保護されたポリマーフィルムのための意図された用途によって決められるが、多くの用途の場合、約０．０１から１ｍｍの厚さ、より好ましくは約０．０５から０．２５ｍｍが非常に有用である。

引続き図１を参照すると、保護構造１４は、酸化ホウ素の層１６と、無機バリヤ層１８とを含む。いくつかの利点が、本発明に酸化ホウ素を使用することと関連するが、あらゆる利点が、必ずしも、本発明の保護されたポリマーフィルムを組入れる各用途に反映されないことが理解されるであろう。酸化ホウ素を、光学的にクリアなまたは透明なガラス状材料として、ポリマーフィルム基板上に堆積させるか、ポリマーフィルム基板に他の態様で適用することができ、これは、この層が、有機エレクトロルミネセンスデバイス内などで光に対して透過性である必要がある用途に有利であろう。さらに、酸化ホウ素層は、周囲環境から生じようと、基板上に形成されたか基板に付着された構成要素から生じようと、湿気を透過する、ポリマーフィルム基板の固有の傾向を低減することができる。

特定の理論に縛られることを望まないが、酸化ホウ素は、湿気と反応させて、ホウ酸、比較的弱い酸を生じさせることによって、湿気を除去する（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）乾燥剤として機能すると考えられ、ホウ酸の固体形態は、基板上に形成するか基板に付着することができる構成要素の多くに有害である可能性が低い。これは、酸化ホウ素の１つの分子の、水の３つの分子との反応によって表すことができる、Ｂ₂Ｏ₃＋３Ｈ₂Ｏ→２Ｂ（ＯＨ）₃。発生された気体または液体の形態の付加的な反応生成物は遊離されない。

酸化ホウ素は、また、用途によっては望ましいであろう特定の処理利点を提供する。たとえば、スパッタリング、化学蒸着、電子ビーム堆積、および熱的蒸発（たとえば、蒸着）を含むいくつかの技術によって、酸化ホウ素をポリマーフィルム基板に適用することができる。ターゲット表面が、スパッタリングなどのより強力な適用方法からの損傷を受けやすい場合、蒸着が好ましい方法である。望ましくは、酸化ホウ素を、受入れられる速度で、適度な条件（たとえば、約１０から５０Å／秒の堆積速度を約１．３×１０ ^-4 （１０^-6 ）から１．３３×１０ ^-2 Ｐａ（１０^-4トル）の蒸気圧力下で達成することができる）下で、分解の徴候（たとえば、ソース材料の変色）を示さずに、蒸着することができる。

酸化ホウ素層１６は、透湿に対して保護されることが意図され、かつ個別の用途によって定められる、ポリマーフィルム基板１２の部分上に設けられる。酸化ホウ素層１６の厚さは、また、保護されたポリマーフィルム１０のための用途の性質、使用の間、保護されたポリマーフィルムが曝されやすい湿気条件、保護構造１４内に存在する他の層、保護されたポリマーフィルムの光学的透明性および機械的可撓性のための要件、コストなどによって、実質的に変わる。層厚さが増加すると、耐透湿性が増加するが、おそらく、低減された透明性、低減された可撓性、および増加されたコストという犠牲を払う。これらのガイドラインの範囲内で、酸化ホウ素層１６は有効厚さで設けられ、有効厚さとは、湿気を透過する、ポリマーフィルムの、望ましくないが固有の傾向を、酸化ホウ素層を有さない同じポリマーフィルムに対して低減するのに十分な厚さを意味する。より具体的には、酸化ホウ素層は、好ましくは、約５０Åから１０，０００Å、より好ましくは約５００Åから５，０００Å、さらに好ましくは約３，０００Åから５，０００Åの厚さで設けられる。

依然として図１を参照すると、保護構造１４は、また、無機バリヤ層１８を含み、これは、酸化ホウ素層１６と協働して、ポリマーフィルム基板１２を保護する。無機バリヤ層１８は、湿気、酸素、および熱、および／または機械的衝撃に曝されることに対する保護をもたらすことができるが、それは、大抵の場合、湿気および／または酸素バリヤとして含まれる。この能力において、無機バリヤ層１８が、低透湿性を有するポリマーフィルムをもたらすように選択されることが好ましい。無機バリヤ層１８が、酸化ホウ素層１６、ポリマーフィルム基板１２、無機バリヤ層に隣接した他の層、およびポリマーフィルム基板上に形成されたかポリマーフィルム基板に付着されたいかなる構成要素とも反応性でないことも好ましい。特定の用途において、無機バリヤ層１８が、光学的にクリアなまたは透明な材料として、堆積されるか他の態様で適用されることが望ましく、これは、この層が、有機エレクトロルミネセンスデバイス内などで光に対して透過性である必要がある用途に有利であろう。

さまざまな材料を無機バリヤ層として使用することができる。好ましい無機バリヤ層材料としては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属オキシ窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅｓ）、金属オキシホウ化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｂｏｒｉｄｅｓ）、金属オキシ炭化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｃａｒｂｉｄｅｓ）、およびそれらの組合せ、たとえば、シリカなどの酸化ケイ素、アルミナなどの酸化アルミニウム、チタニアなどの酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、オキシ窒化アルミニウム、オキシ窒化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、オキシ窒化ホウ素、オキシホウ化ジルコニウム、オキシホウ化チタン、およびそれらの組合せが挙げられる。酸化インジウムスズ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、およびそれらの組合せが、特に好ましい無機バリヤ材料である。

スパッタリング（たとえば、カソードまたはプレーナマグネトロンスパッタリング）、蒸発（たとえば、抵抗または電子ビーム蒸発）、化学蒸着、めっきなどのフィルム金属化技術に用いられる技術を用いて、無機バリヤ層を適用または形成することができる。無機バリヤ層１８に適した材料は、部分的に、それが果たすことが意図される保護機能によるが、ガラスおよび無機酸化物（たとえば、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、または酸化ケイ素アルミニウムなどの、ケイ素、アルミニウム、またはそれらの組合せの酸化物）が非常に有用である。本発明に有用な無機バリヤ層のさらなる例としては、米国特許第６，６９６，１５７号明細書（デービッド（Ｄａｖｉｄ））に記載されているような、プラズマ強化化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＰＥ−ＣＶＤ）を用いて製造された材料が挙げられる。

別の実施形態において、無機バリヤ層１８を、たとえば交互のポリマー層および無機層を含む多層構造によって提供することができる。無機層は、無機バリヤ層について上で示された材料のいずれかによって提供することができ、ポリマー層は、たとえば、（メタ）アクリレート、ポリエステル、フッ素化ポリマー、パリレン、シクロテン、またはポリアルキレンであることができる。多層構造は、「ＰＭＬ」（すなわち、ポリマー多層）プロセス、または、層が、スパッタリング、スピンコーティング、熱的蒸発、化学蒸着などによって、適宜適用される他の技術によって、作製することができる。多層構造の適切な例が、たとえば、米国特許第５，４４０，４４６号明細書（ショー（Ｓｈａｗ））、米国特許第６，４９７，５９８号明細書（アフィニート（Ａｆｆｉｎｉｔｏ））、欧州特許出願公開第０ ７７７ ２８０ Ａ２号明細書（モトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ））、国際公開第０１／８９００６ Ａ１号パンフレット（バッテル記念研究所（Ｂａｔｔｅｌｌｅ Ｍｅｍｏｒｉａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ））、および米国特許出願公開第２００２／００６８１４３号明細書（シルバーネイル（Ｓｉｌｖｅｒｎａｉｌ）ら）に記載されている。

無機バリヤ層１８の厚さは、また、保護されたポリマーフィルム１０のための用途の性質、使用の間、保護されたポリマーフィルムが曝されやすい湿気／空気条件、保護構造１４内に存在する他の層、保護されたポリマーフィルムの光学的透明性および機械的可撓性のための要件、コストなどによって、実質的に変わる。層厚さが増加すると、耐透湿性が増加するが、おそらく、低減された透明性、低減された可撓性、および増加されたコストという犠牲を払う。これらのガイドラインの範囲内で、無機バリヤ層１８は有効厚さで設けられ、有効厚さとは、湿気の透過に耐え、熱衝撃および／または機械的衝撃などに耐える、ポリマーフィルムの能力を、無機バリヤ層を含む保護構造を有さない同じポリマーフィルムに対して増加させるのに十分な厚さを意味する。より具体的には、無機バリヤ層は、好ましくは、約０．５μｍから７０μｍ、より好ましくは約１．５μｍから４０μｍ、さらに好ましくは約３．５μｍから３０μｍの厚さで設けられる。

酸化ホウ素層１６が、中間無機バリヤ層１８およびポリマーフィルム基板１２である（すなわち、侵入する湿気が、酸化ホウ素層に当たる前、無機バリヤ層に当たる）、図１に示された保護されたポリマーフィルム１０の実施形態は、特定の利点を提供する。この配列は、酸化ホウ素層１６が、本質的に連続した層で堆積されることを可能にするが、形成するピンホール、ならびに、蒸着および他のプロセスにしばしば付随する他の同様の欠陥を厳密に回避する必要がなく、というのは、無機バリヤ層１８が、また、透湿に耐え、かつ、最初に、侵入する湿気に当たる（酸化ホウ素層に対して）層であるからである。この配列は、また、酸化ホウ素層１６が、ポリマーフィルム基板１２による透湿を低減する際に「最後の防御線」を提供することを可能にする。

ここで、図２を参照すると、保護されたポリマーフィルム１０の別の実施形態が示されており、これは、図１の実施形態と同様であるが、無機バリヤ層１８が酸化ホウ素層１６の横方向の側縁１６ａおよび１６ｂをカプセル化またはシールして、さらに、この層をその端縁において湿気に曝されることから保護するというさらなる利点を提供する。この実施形態は、より高い湿気の環境において、または、酸化ホウ素層１６が、無機バリヤ層１８を通った湿気の透過に耐えるだけのために利用可能にされるべきである場合、特に有用であることができる。

図３の実施形態は、図１の実施形態と同様であるが、酸化ホウ素層１６とポリマーフィルム基板１２との間に配置された第２の無機バリヤ層２０をさらに含む。第２の無機バリヤ層２０は、無機バリヤ層１８と同様であり、無機バリヤ層１８の先の説明は、第２の無機バリヤ層２０に適用できる。図３の実施形態は、第２の無機バリヤ層２０の結果として、向上された保護をポリマーフィルム基板１２に与えるという付加的な利点を提供する。図４の実施形態は、図２の実施形態と同様であるが、図３に示されたものと同様の第２の無機バリヤ層２０をさらに含む。したがって、図４において、無機バリヤ層１８および２０は、協働して、酸化ホウ素層１６をカプセル化またはシールして、さらに、この層をその端縁において湿気に曝されることから保護する。

ここで、図５を参照すると、保護されたポリマーフィルム１０の別の実施形態が提示されており、これは、図１に示された実施形態と同様であるが、任意のバッファ層２２をさらに含んでいる。バッファ層は、基板に固定されるか基板上にその後形成される構成要素または他の層から保護構造を分離する層を指し、そのような構成要素または層は、一般に、図５において参照符号２４で表される。バッファ層は、保護されたポリマーフィルムが用いられる使用によって、多種多様な可能な機能を提供することができる。たとえば、バッファ層は、上に構成要素または他の層を固定するかその後形成することができる滑らかな表面を提供することができる。それは、その後形成されるか固定される構成要素または層の接着を向上させる固着層または下塗り層を提供することができる。バッファ層は、いかなるその後形成されるか固定される構成要素または層も、無機バリヤ層または酸化ホウ素層との反応から保護することができる。バッファ層は、光学機能を行うことができ、かつ電気的に活性であることができる。

バッファ層は、多種多様な材料、有機および無機の両方から形成することができ、実際の選択は、バッファ層が果たすことが意図される１つまたは複数の特定の機能によって影響される。たとえば、電子構成要素、または電子構成要素の一部を形成する層が、ポリマーフィルム基板上に形成されるかポリマーフィルム基板に固定される場合、酸化剤でなく、吸湿性でなく、酸性でない材料、および電子構成要素または層と非反応性である材料が好ましいであろう。

１つの用途において、本発明による保護されたポリマーフィルムは、有機エレクトロルミネセンスデバイス（たとえば、有機発光ダイオード）などを含む有機電子構成要素を支持するための基板として有用である。この場合、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−ナフタレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン（ＮＰＤ）、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＡＬＱ）、金、一酸化ケイ素などの、そのような構成要素内の電気的に活性の層のいずれかを提供するために使用される材料から、バッファ層を形成することができる。

バッファ層の厚さは、また、バッファ層が果たすことが意図される機能によるが、約５００Åから２，０００Åの範囲内の厚さが、一般に、有用であることが見出されている。

図６は、ポリマーフィルム基板１２の第１の主面１２ａおよび第２の主面１２ｂの両方に、酸化ホウ素の層１６と、無機バリヤ層１８とを含む保護構造１４が設けられた実施形態を示す。図６の実施形態は、各保護構造と関連する第２の無機バリヤ層２０をさらに含むが、第２の無機バリヤ層が、任意であり、一方または両方の保護構造から除くことができることが理解されるであろう。同様に、図６は、酸化ホウ素の各層１６を、無機バリヤ層によってカプセル化されたように示すが、これは任意にすぎない。

図面に示されていないが、特にフィルムの表面において、物理的または化学的特性を変更するか向上させるために、さまざまな機能層またはコーティングを、本発明の保護されたポリマーフィルムに加えることができる。そのような層またはコーティングとしては、たとえば、可視光透過性導電層または電極（たとえば、酸化インジウムスズの）；帯電防止コーティングまたはフィルム；難燃剤；ＵＶ安定剤；耐摩耗性材料またはハードコート材料；光学コーティングまたはフィルタ；防曇材料；磁気もしくは磁気光学コーティングまたは磁気もしくは磁気光学フィルム；写真乳剤；プリズムフィルム；ホログラフィフィルムまたは画像；感圧接着剤またはホットメルト接着剤などの接着剤；隣接した層への接着を促進するためのプライマー；およびバリヤアセンブリが接着ロール形態で使用されるべきである場合の使用のための低接着バックサイズ材料を挙げることができる。これらの機能的構成要素を、バリヤアセンブリの最も外側の層の１つ以上に組入れることができるか、別個のフィルムまたはコーティングとして適用することができる。

ここで、本発明を、次の非限定的な実施例に関して説明し、実施例において、部およびパーセンテージはすべて、特に明記しない限り、重量による。

特に明記しない限り、次の略記を実施例に使用する。

供給源が実施例または先の表において特定されなかった、いかなる材料も、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， ＷＩ）から得ることができる。

実施例１
本発明による保護されたポリマーフィルムを組入れるＯＬＥＤデバイスを、実施例１で作製した。ＭＥＫ１０００グラムに溶解した、８０グラムのエベクリル６２９、２０グラムのＳＲ３９９、および２グラムのイルガキュア１８４を組合せることによって、ＵＶ硬化性溶液を作製した。結果として生じる溶液を、６．１０ｍ／分（２０フィート／分）で動作するＣＡＧ １５０マイクログラビアコータを使用して、幅１６．５ｃｍ（６．５インチ）のＨＳＰＥ １００ ＰＥＴフィルム基板のロール上にコーティングした。その後、コーティングを、７０℃でインライン乾燥させ、次に、１００％のパワーで動作するフュージョンＤ ＵＶランプで、窒素雰囲気下で硬化させた。これは、上に厚さ約０．７μｍの透明なコーティングを有する透明なＰＥＴフィルム基板をもたらした。

３Ｍカンパニーから商品名スコッチパク（Ｓｃｏｔｃｈｐａｋ）１２２０で市販されるポリマーウェブマスクを、ダイカットし、次に、ロールツーロールラミネータを使用して、ＰＥＴフィルム基板のコーティング表面に熱積層した。１．３×１０ ^−１ Ｐａ（１ｍトル）の圧力、１ｋＷの電力、ならびに、ＩＴＯをコーティングするための、それぞれ、１５０ｓｃｃｍおよび６ｓｃｃｍのアルゴン流量および酸素流量、およびＡｇをコーティングするための１５０ｓｃｃｍのアルゴン流量を使用するＤＣスパッタリングプロセスを用いて、厚さ約３５ｎｍのＩＴＯ層、次いで、厚さ約１０ｎｍのＡｇ層、次いで、別の厚さ約３５ｎｍのＩＴＯ層を、ＰＥＴフィルム基板のコーティング表面上に順次堆積させた。これらのコーティング条件は、１０オーム／平方のシート抵抗をもたらした。ＩＴＯ層は、アノードとして、および、その後形成されるＯＬＥＤデバイスのためのカソードのための頑丈なコンタクトとして役立った。

次に、ポリマーマスクを剥離し、ＰＥＴフィルム基板上の導電パターンをもたらした。５０ｍｍ×５０ｍｍである導電パターニングされた基板のサンプルを、ロールからカットし、これは、各々が０．２５ｃｍ²である４のピクセルを含有した。約５分間の温かい（約４３．３℃（１１０°Ｆ））洗剤溶液（デコネックス１２ ＮＳ、スイス、ズックウィルのボーラー・ケミー（Ｂｏｒｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ， Ｚｕｃｈｗｉｌ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ））中での超音波処理、約１０分間の温かい（約４３．３℃（１１０°Ｆ））脱イオン水中でのすすぎ、および、少なくとも４時間の、窒素パージされたオーブン内での乾燥によって、サンプルを超音波洗浄した。次に、マサチューセッツ州ビルリカのＡＳＴインコーポレイテッド（ＡＳＴ， Ｉｎｃ．， Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ， ＭＡ）から商品名モデルＰＳ ５００で市販されるプラズマ処理装置内で、４．０×１０ ^１ Ｐａ（３００ｍトル）の圧力、５００ｓｃｃｍの酸素流量、および４００ワットのＲＦ電力で、２分間、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ表面をプラズマ処理した。

正孔注入層（ＭＴＤＡＴＡ：ＦＴＣＮＱ（２．８％のドーピング））を、１．８Å／秒の速度で、ＰＥＴフィルム基板上の導電パターンの上に、３，０００Åの厚さに蒸着した。次に、緑色発光ＯＬＥＤスタックを、約６．７×１０ ^−４ Ｐａ（５×１０^-6トル）で真空チャンバ内で熱的蒸発を用いて、正孔注入層の上に蒸着した。より具体的には、正孔注入層の上の次の順次堆積によって、ＯＬＥＤスタックを設けた：ＮＰＤ（４００Å、１Å／秒）／ＡｌＱ：Ｃ５４５Ｔ（１％のドーピング、３００Å、１Å／秒）／ＡｌＱ（２００Å、１Å／秒）／ＬｉＦ（７Å、０．５Å／秒）／Ａｌ（２５００Å、２５Å／秒）。

次に、タングステンディンプルソース（Ｓ８Ａ−０．０１０Ｗ、カリフォルニア州シグナルヒルのＲ・Ｄ・マティス（Ｒ． Ｄ． Ｍａｔｈｉｓ， Ｓｉｇｎａｌ Ｈｉｌｌ， ＣＡ））から熱的蒸発（約３〜５Å／秒）を用いて、３，０００ÅのＢ₂Ｏ₃をデバイス構造層の上に堆積させることによって、ＯＬＥＤデバイスをカプセル化した。次に、厚さ２ミルの保護銅箔を、約８０℃の温度で、手動ゴムローラを使用して、Ｂ₂Ｏ₃層の上に、サーモ−ボンド８４５−ＥＧ−２．５で熱積層した。銅箔は、４のピクセルの発光領域をカプセル化するのに十分大きかったが、ＰＥＴフィルム基板の端縁は、電気的接触のためのポイントを提供するために露出したままであった。便宜上、これを「ＯＬＥＤデバイスＡ」と呼ぶ。光光学的に（ｐｈｏｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌｌｙ）補正されたシリコンフォトダイオード（カリフォルニア州ホーソーンのＵＤＴセンサーズ（ＵＤＴ Ｓｅｎｓｏｒｓ， Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ， ＣＡ））を使用して、ＯＬＥＤデバイスＡのデバイス効率を測定した。

次に、本発明による保護されたポリマーフィルムをＯＬＥＤデバイスＡに組入れることの、デバイス効率への影響を評価した。

厚さ３，０００ÅのＢ₂Ｏ₃層を、予め適用されたＢ₂Ｏ₃層について上で説明された堆積条件を用いて、ＰＥＴフィルム基板の、デバイス構造が堆積された表面と反対側の表面上に堆積させた。

次に、１対の多層アセンブリを、光学接着剤で、向い合せに積層することによって、多層無機バリヤ層を作製した。各アセンブリは、ＰＥＴベース上に形成されたポリマーおよび無機材料の６の交互の層を含んだ。完成されると、積層された多層無機バリヤは次の構造を有した：ＰＥＴベース／ポリマー１／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ／光学接着剤／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ／ポリマー１／ＰＥＴベース。各アセンブリを、次の段落で説明されるように形成した。

ＰＥＴベース＋ポリマー１（「層１」）。６．１ｍ／分で動作するＣＡＧ−１５０マイクログラビアコータを使用して、９７２グラムのＭＥＫに溶解した、１４５．５グラムのエベクリル６２９、３７．５グラムのβ−ＣＥＡ、および９．０３グラムのイルガキュア１８４を混合することによって作製されたＵＶ硬化性溶液で、ＨＳＰＥ ５０ ＰＥＴベースフィルムをコーティングした。１００％のパワーで動作するフュージョンＨ ＵＶランプを使用して、コーティングを硬化させて、ポリマー１を提供した。

ＳｉＡｌＯ層（「層２」）。次に、ポリマー１でコーティングされたＰＥＴベースフィルム（すなわち、層１）を、ロールツーロールスパッタコータ内に装填し、堆積チャンバを２．７×１０ ^−４ Ｐａ（２×１０^-6トル）の圧力にポンピングした。２ｋＷおよび６００Ｖ、５１ｓｃｃｍのアルゴンおよび３０ｓｃｃｍの酸素を含有するガス混合物を使用して、１．３×１０ ^−１ Ｐａ（１ｍトル）の圧力、および０．４３ｍ／分のウェブ速度で、Ｓｉ−Ａｌターゲット（ニューメキシコ州アルバカーキのアカデミー・プレシジョン・マテリアルズ（Ａｃａｄｅｍｙ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ， ＮＭ）から市販される９０％−１０％のＳｉ−Ａｌターゲット）を反応性スパッタリングすることによって、厚さ６０ｎｍのＳｉＡｌＯ無機酸化物層をポリマー１の上に堆積させた。

ポリマー２（「層３」）。ポリマー１の適用および硬化について説明された条件を用いて、しかし、４．６ｍ／分の速度で動作するＣＡＧ １５０マイクログラビアコータで、４０５グラムのＭＥＫ中で、２．２５グラムのＵＶＩ−６９７４、４２．７５グラムのＥＨＰＥ３１５０を組合せることによって作製されたＵＶ硬化性溶液で、予め適用されたＳｉＡｌＯ層をオーバコーティングし、次に、硬化させて、ポリマー２を提供した。

それぞれ、層２および層３と同じ条件を用いて、第２のＳｉＡｌＯ層を層３の上に堆積させて、層４を形成し、ポリマー２の第２の層を層４の上にコーティングして、層５を形成し、ＳｉＡｌＯの第３の層を層５の上に堆積させて、層６を形成し、それにより、ＰＥＴベース／ポリマー１／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ／ポリマー２／ＳｉＡｌＯ構成を有するアセンブリを提供した。

結果として生じるアセンブリを、２つのロールに分け、８１４１接着剤および２ロールラミネータを使用して、向い合せにともに積層して、多層無機バリヤを形成した。

次に、多層無機バリヤを、８１４１接着剤で、露出したＢ₂Ｏ₃層に積層し、それにより、保護されたポリマーフィルムの、ＯＬＥＤデバイスＡへの組入れを完了した。再び、先に用いられたのと同じ手順を用いて、デバイス効率を測定した。本発明による保護されたポリマーフィルムをＯＬＥＤデバイスＡに組入れることは、結果として生じるデバイスの効率を著しく変化させなかった。

実施例２
本発明による保護されたポリマーフィルムを組入れるＯＬＥＤデバイスを、実施例２で作製した。実施例１からのＯＬＥＤデバイスＡの付加的なサンプルを作製し、銅箔を、エポキシ（ミシガン州イーストランシングのハンツマンＬＬＣ、アドバンスド・マテリアルズ・ディビィジョン、バンティコ（Ｈｕｎｔｓｍａｎ ＬＬＣ， Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ， Ｖａｎｔｉｃｏ， Ｅａｓｔ Ｌａｎｓｉｎｇ， ＭＩ）から入手可能なアラルダイト（Ａｒａｌｄｉｔｅ）２０１４）の薄いビードを使用して端縁シールした。エポキシを、１２時間にわたってＮ₂雰囲気中で室温で硬く硬化させた。便宜上、これを「ＯＬＥＤデバイスＢ」と呼ぶ。

次に、次の手順に従って、無機バリヤ層を作製した。４０５グラムのＭＥＫ中で２．２５グラムのＵＶＩ−６９７４を４２．７５グラムのＥＨＰＥ３１５０と組合せることによって、ＵＶ硬化性ポリマー溶液を作製した。４．５７ｍ／分（１５フィート／分）の速度で動作するＣＡＧ １５０マイクログラビアコータを使用して、結果として生じる溶液を、イタリアのフェラニア・イメージング・テクノロジーズ（Ｆｅｒｒａｎｉａ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｔａｌｙ）から商品名アリーライト（Ａｒｙｌｉｔｅ）で市販される、幅１６．５ｃｍ（６．５インチ）、厚さ１００ミクロンのフッ素ポリエステルフィルム上にコーティングした。その後、コーティングを、７０℃でインライン乾燥させ、次に、１００％のパワーで動作するフュージョンＤ ＵＶランプで、窒素雰囲気下で硬化させた。これは、上に厚さ約０．７μｍの透明なコーティングを有する透明なフィルムをもたらした。

コーティングされたフィルムを、スパッタコータ内に装填し、堆積チャンバを２．７×１０ ^−４ Ｐａ（２×１０^-6トル）の圧力にポンピングした。３７０Ｗおよび３７５Ｖ、２０ｓｃｃｍのアルゴンおよび１８ｓｃｃｍの酸素を含有するガス混合物を使用して、８×１０ ^−１ Ｐａ（６ｍトル）の圧力、および１７．８ｃｍ（７インチ）／分のウェブ速度で、厚さ６０ｎｍのＳｉＡｌＯ無機酸化物層を堆積させた。ニューメキシコ州アルバカーキのアプライド・プレシジョン・マテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ， ＮＭ）から入手可能なＳｉ／Ａｌの９０／１０ターゲットを、ターゲット材料として使用した。

次に、無機バリヤ層を、予め作製されたＯＬＥＤデバイスＢのサンプルに組入れて、それぞれ、ＯＬＥＤデバイスＢ１およびＯＬＥＤデバイスＢ２を形成した。

厚さ３，０００ÅのＢ₂Ｏ₃層を、ＰＥＴフィルム基板の、デバイス構造が作られた表面と反対側の表面上に堆積させることによって、ＯＬＥＤデバイスＢ１を作製した。タングステンディンプルソース（Ｓ８Ａ−０．０１０Ｗ、カリフォルニア州シグナルヒルのＲ・Ｄ・マティス）から熱的蒸発（約３〜５Å／秒）を用いて、Ｂ₂Ｏ₃を堆積させた。次に、８１４１接着剤および２ロールラミネータを使用して、予め作製された無機バリヤ層を、露出したＢ₂Ｏ₃層の上に積層して、ＯＬＥＤデバイスＢ１を完成させた。

８１４１接着剤およびロールツーロールラミネータを使用することによって、予め作製された無機バリヤ層をＰＥＴフィルム基板の「前面」表面（すなわち、デバイス構造が作られた表面と反対側の表面）に積層することによって、ＯＬＥＤデバイスＢ２を作製した。したがって、ＯＬＥＤデバイスＢ２は、ＯＬＥＤデバイスＢ１の前面上に使用されるＢ₂Ｏ₃層を欠く点で、ＯＬＥＤデバイスＢ１と異なった。

サンプル（ＯＬＥＤデバイスＢ１およびＯＬＥＤデバイスＢ２）を周囲条件下で保管した。ライティングされたデバイス（すなわち、ＯＬＥＤデバイスＢ１およびＯＬＥＤデバイスＢ２）の写真を定期的に撮って、ダークスポット成長を比較した。ＯＬＥＤデバイスＢ２（すなわち、前面上のＢ₂Ｏ₃のない）のサンプルは、経時的に、前面上にＢ₂Ｏ₃層を有するＯＬＥＤデバイスＢ１のサンプルより著しく大きいダークスポット成長を示した。

本発明は、さまざまな変更および代替形態が可能であり、その特定のものが、先の図面および説明に例として示されている。しかし、本発明が、これらの特定の実施形態に限定されないことが理解されるであろう。それどころか、特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨および範囲内である変更、均等物、および代替例をすべて網羅することが意図される。さまざまな変更および均等なプロセス、ならびに本発明が適用可能であろう多数の構造は、本発明が関する技術における当業者には容易に明らかであろう。

本発明による保護されたポリマーフィルムの第１の実施形態の概略断面図である。 本発明による保護されたポリマーフィルムの第２の実施形態の概略断面図である。 本発明による保護されたポリマーフィルムの第３の実施形態の概略断面図である。 本発明による保護されたポリマーフィルムの第４の実施形態の概略断面図である。 本発明による保護されたポリマーフィルムの第５の実施形態の概略断面図である。 本発明による保護されたポリマーフィルムの第６の実施形態の概略断面図である。

Claims (2)

1. ポリマーフィルム基板、
   前記基板に適用された１層の酸化ホウ素の層、ならびに、
   前記１層の酸化ホウ素の層に適用された金属、金属オキシ炭化物、およびそれらの組合せから成る群から選択された１層または２層以上の湿気に対する無機バリヤ層、
   の順序で並べられた層から成る保護されたポリマーフィルム。
2. ポリマーフィルム基板、
   前記基板に適用された１層の酸化ホウ素の層、
   前記１層の酸化ホウ素の層に適用された金属、金属オキシ炭化物、およびそれらの組合せから成る群から選択された１層または２層以上の湿気に対する無機バリヤ層、ならびに、
   前記１層または２層以上の無機バリヤ層に適用されたバッファ層、
   の順序で並べられた層から成る保護されたポリマーフィルム。

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