JP5334900B2 - ガスバリアフィルムおよびデバイス - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子等のデバイスの基板等に用いるガスバリアフィルムおよび該ガスバリアフィルムを用いたデバイスに関する。

ガスバリアフィルムのバリア性は、主として、無機層によって支配される。ここで、無機層を厚くすれば、バリア性は良化するが、ガスバリアフィルムが割れやすくなるという欠点がある。特に、ガスバリアフィルムをローラー搬送させる場合に問題になる。また、ローラー搬送を行う場合、ガスバリアフィルムの耐傷性も問題となる場合がある。

かかる状況のもと、ガスバリアフィルムの割れを抑制するために、少なくとも１層の有機層と少なくとも１層の無機層を有する、いわゆる、有機無機積層型のガスバリアフィルムが検討されている。この種のガスバリアフィルム、特に、有機層同士で無機層を挟むガスバリアフィルムでは、高い割れ防止効果が得られる。

このような有機無機積層型ガスバリアフィルムとしては、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。しかしながら、これらのガスバリアフィルムは、バリア性や密着性等が十分とはいえない。

特開２００８−１１１１号公報 特開平９−２０１８９７号公報

本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであって、バリア性、密着性に優れ、かつ、耐屈曲性にも優れたガスバリアフィルムを提供することを目的とする。さらには、耐傷性にも優れたガスバリアフィルムを提供することを目的とする。

従来技術について、本願発明者が検討を行ったところ、無機層の厚みに対して無機層の下層の有機層の厚さが薄くなると、割れに対する耐性が低下することが分かった。しかしながら、無機層の下層の有機層が厚すぎると、該有機層の端から水分が浸入してバリア性を劣化させることも分かった。そして、本願発明者が更なる検討を行った結果、無機層と有機層の条件を精密に設定することにより、バリア性、密着性、耐屈曲性および耐傷性を格段に向上させることができることがわかった。すなわち、無機層の下層の有機層の厚さが、０．３μｍ〜１０μｍの範囲であり、無機層の下層の有機層の硬度が、ナノインデンテーション法で０．０３〜０．５ＧＰａであり、かつ、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ＞１０である場合に、バリア性、密着性、耐屈曲性および耐傷性に顕著に優れたガスバリアフィルムを得られることを見出し、本発明を完成するにいたった。具体的には、以下の手段により達成された。

（１）基材フィルムと、有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、無機層の下層の有機層の厚さが、０．３μｍ〜１０μｍの範囲であり、無機層の下層の有機層の硬度が、ナノインデンテーション法で０．０３〜０．５ＧＰａであり、かつ、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ＞１０であることを特徴とする、ガスバリアフィルム。
（２）ａ／ｂ≧２０であることを特徴とする（１）に記載のガスバリアフィルム。
（３）無機層の下層の有機層が、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を含む重合性組成物を硬化させることによって得られる、（１）または（２）に記載のガスバリアフィルム。
（４）無機層の下層の有機層が含有するリン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物が 下記一般式（１）で表され、無機層の下層の有機層のガラス転移温度が１００℃以下であり、無機 層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ≧３０ であり、無機層の下層の有機層の厚さが、５μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、（３ ）に記載のガスバリアフィルム。

（一般式（１）において、Ｚ¹はＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｚ²はＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ａｃ¹、Ａｃ²およびＡｃ³は、各々独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基を表し、Ｘ¹、Ｘ²およびＸ³は各々独立にアルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせからなる基を表す。）
（５）前記一般式（１）において、Ｚ¹がＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−または水素原子を表し、Ｚ²がＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−または水素原子を表す、（４）に記載のガスバリアフィルム。
（６）有機層のガラス転移温度が８５℃以下である、（４）または（５）に記載のガスバリアフィルム。
（７）少なくとも２層の有機層と少なくとも２層の無機層が交互に積層している、（１）〜（６）のいずれか１項に記載のガスバリアフィルム。
（８）基材フィルム上に、易接着層を有する、（１）〜（７）のいずれか１項に記載のガスバリアフィルム。
（９）（１）〜（８）のいずれか１項に記載のガスバリアフィルムを有するデバイス。
（１０）前記デバイスが有機ＥＬ素子または太陽電池素子である、（９）に記載のデバイス。

本発明により、バリア性、密着性、耐屈曲性および耐傷性に優れたガスバリアフィルムを提供可能になった。
特に、無機層の下層の有機層を、一般式（１）で表されるリン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を含む重合性組成物を硬化してなる、ガラス転移温度が１００℃以下の層とし、かつ、その硬度をナノインデンテーション法で０．０３〜０．５ＧＰａとし、その厚さを５μｍ〜１０μｍの範囲とし、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ≧３０とすることにより、ガスバリアフィルムの耐屈曲性を顕著に向上させることができる。

本発明のガスバリアフィルムの実施形態の一例を示す概略図である。

以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。また、本発明における有機ＥＬ素子とは、有機エレクトロルミネッセンス素子のことをいう。

本発明のガスバリアフィルムは、基材フィルムと、有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、無機層の下層の有機層の厚さが、０．３μｍ〜１０μｍの範囲であり、無機層の下層の有機層の硬度が、ナノインデンテーション法で０．０３〜０．５ＧＰａであり、かつ、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ＞１０であることを特徴とする。このような構成とすることにより、バリア性、密着性、耐屈曲性および耐傷性に優れたガスバリアフィルムが得られる。ここで、無機層の下層の有機層とは、通常、無機層を設ける際の下地層となる有機層のことをいう。すなわち、無機層の下層の有機層は、無機層と隣接している層であって、通常は、基材フィルムに近い側の有機層である。もちろん、「下層」とは、有機ＥＬ素子等の最終製品において、必ずしも下方に設けられていることを意味するものではない。

図１は、本発明のガスバリアフィルムの実施形態の一例を示したものであって、１は基材フィルムを、２は易接着層を、３は有機層を、４は無機層をそれぞれ示している。本発明では、有機層３の厚さａとその表面に設けられた無機層４の厚さｂがａ／ｂ＞１０であり、好ましくは、ａ／ｂ≧２０であり、より好ましくは、ａ／ｂ≧３０である。このような構成とすることにより、耐屈曲性が向上する傾向にある。
本実施形態では、２層以上の有機層と２層以上の無機層が交互に積層しているが、この場合、いずれかの１組の有機層とその表面に設けられた無機層が上記関係を満たせばよい。さらに、各無機層と、その下層の有機層のすべてが上記関係を満たすことがより好ましい。
また、無機層は、隣接する２層がいずれも、有機層であることが好ましい。このような構成とすることにより、割れがより抑制される傾向にある。

（無機層の下層の有機層）
本発明における無機層の下層の有機層は、厚さが、０．３μｍ〜１０μｍの範囲であり、５μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。本発明における有機層は有機ポリマーを主成分とする、有機層であることが好ましい。ここで主成分とは、有機層を構成する成分の第一の成分が有機ポリマーであることをいい、通常は、有機層を構成する成分の８０重量％以上が有機ポリマーであることをいう。
有機ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステルおよびアクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂、あるいはポリシロキサン等の有機珪素ポリマーなどが挙げられる。
本発明における無機層の下層の有機層は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以下であることが好ましく、８５℃以下であることがより好ましい。下限値は特に定めるものではないが、−２０℃以上であることが好ましい。

本発明における有機層は、好ましくは、重合性化合物を含む重合性組成物を硬化してなるものである。
（重合性化合物）
重合性化合物は、好ましくは、ラジカル重合性化合物および／またはエーテル基を官能基に有するカチオン重合性化合物であり、より好ましくは、エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物、および／または、エポキシまたはオキセタンを末端または側鎖に有する化合物である。これらのうち、エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物が好ましい。エチレン性不飽和結合を末端または側鎖に有する化合物の例としては、（メタ）アクリレート系化合物、アクリルアミド系化合物、スチレン系化合物、無水マレイン酸等が挙げられ、（メタ）アクリレート系化合物および／またはスチレン系化合物が好ましく、（メタ）アクリレート系化合物がさらに好ましい。

本発明で用いることができる（メタ）アクリレートとしては、（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレートやポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等が好ましい。
スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、４−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、４−ヒドロキシスチレン、４−カルボキシスチレン等が好ましい。

以下に、本発明で好ましく用いられる（メタ）アクリレート系化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（リン酸エステル基を有するモノマー）
本発明における重合性組成物は、リン酸エステル基を有するモノマーを含むことが好ましく、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を含んでいることがより好ましい。リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物としては、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を含むことにより、無機層との密着が良くなる。

（一般式（１）において、Ｚ¹はＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｚ²はＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ａｃ¹、Ａｃ²およびＡｃ³は、各々独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基を表し、Ｘ¹、Ｘ²およびＸ³は各々独立にアルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせからなる基を表す。）
一般式（１）において、Ｚ¹がＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−または水素原子を表し、Ｚ²がＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−または水素原子を表すことが好ましい。Ｚ¹およびＺ²の少なくとも一方が水素原子であることが好ましい。さらに、Ｘ¹、Ｘ²およびＸ³は各々独立に、炭素数２〜８のアルキレン基、炭素数２〜８のアルキレンオキシ基、炭素数２〜８のアルキレンオキシカルボニル基、炭素数２〜８のアルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせからなる基であることが好ましく、これらの基が有するアルキレン鎖は、−（ＣＨ₂）ｘ−（ｘは２〜８の整数）であることが好ましい。
本発明では、一般式（１）で表されるモノマーを１種類だけ用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、上記のリン酸エステル基を有する重合性化合物類として、日本化薬（株）製のＫＡＹＡＭＥＲシリーズ、ユニケミカル（株）製のＰｈｏｓｍｅｒシリーズ等、市販されている化合物をそのまま用いてもよく、新たに合成された化合物を用いてもよい。合成法については、米国特許第５００４６４６公報に一例が記載されている。

以下に、本発明で好ましく用いることができる、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を例示するが本発明はこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。

リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物は、重合性組成物中に、０．０１〜５０重量％含有することが好ましく、０．１〜３０重量％含有することがより好ましい。なお含有最大量は、本発明の重合性化合物と足し合わせて、重合性組成物中に、５０重量％以下が好ましく、３０重量％以下が好ましい。このような範囲で含めることにより、硬化条件が不足した場合になっても未硬化物の熱移動による流出に起因する故障（ブリードアウト）が生じにくくなる。
また、本発明で用いる重合性組成物は、炭素原子と、酸素原子と、水素原子のみで構成されている（メタ）アクリレート系化合物と、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物とで、重合性組成物の全体の９５重量％以上を占める重合性組成物であることが好ましい。

（重合開始剤）
本発明における有機層を、重合性化合物を含む重合性組成物を塗布硬化させて作成する場合、該重合性組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。光重合開始剤を用いる場合、その含量は、重合性化合物の合計量の０．１モル％以上であることが好ましく、０．５〜２モル％であることがより好ましい。このような組成とすることにより、活性成分生成反応を経由する重合反応を適切に制御することができる。光重合開始剤の例としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュア（Irgacure）シリーズ（例えば、イルガキュア６５１、イルガキュア７５４、イルガキュア１８４、イルガキュア２９５９、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えば、ダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、ランベルティ(Lamberti）社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えば、エザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴ、エザキュアＫＴＯ４６など）等が挙げられる。

（無機層の下層の有機層の形成方法）
有機層の形成方法としては、特に定めるものではないが、例えば、溶液塗布法や真空成膜法により形成することができる。溶液塗布法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。真空成膜法としては、特に制限はないが、蒸着、プラズマＣＶＤ等の成膜方法が好ましい。本発明においてはポリマーを溶液塗布しても良いし、特開２０００−３２３２７３号公報、特開２００４−２５７３２号公報に開示されているような無機物を含有するハイブリッドコーティング法を用いてもよい。

本発明では、通常、重合性化合物を含む組成物を、光照射して硬化させるが、照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。照射エネルギーは０．１Ｊ／ｃｍ²以上が好ましく、０．５Ｊ／ｃｍ²以上がより好ましい。重合性化合物として、（メタ）アクリレート系化合物を採用する場合、空気中の酸素によって重合阻害を受けるため、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。また、１００Ｐａ以下の減圧条件下で０．５Ｊ／ｃｍ²以上のエネルギーを照射して紫外線重合を行うのが特に好ましい。

有機層を構成する重合性化合物の重合率は８５％以上であることが好ましく、８８％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９２％以上であることが特に好ましい。ここでいう重合率とは重合性組成物中の全ての重合性基（例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。重合率は赤外線吸収法によって定量することができる。

有機層の平滑性は１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満が好ましく、０．５ｎｍ未満であることがより好ましい。有機層の表面にはパーティクル等の異物、突起が無いことが要求される。このため、有機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。
有機層の硬度は高いほうが好ましいがあまりに高すぎると、耐屈曲性等の問題が生じる。有機層の硬度はナノインデンテーション法に基づく微小硬度として表すことができる。有機層の微小硬度は、０．０３〜０．５ＧＰａであり、０．０３〜０．３Ｐａであることがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、耐屈曲性が良化し耐傷性も実用上問題ないレベルまで向上させることが可能になる。

（他の有機層）
上記無機層の下層の有機層以外の他の有機層、例えば、図１の最表面の有機層は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、その組成や製造方法、諸条件等は、特に定めるものではないが、好ましくは、無機層の下層の有機層と同じであることが好ましい。

（無機層）
無機層は、通常、金属化合物からなる薄膜の層である。無機層の形成方法は、目的の薄膜を形成できる方法であればいかなる方法でも用いることができる。例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）、めっきやゾルゲル法等の液相成長法がある。無機層に含まれる成分は、上記性能を満たすものであれば特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物または金属酸化炭化物であり、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅおよびＴａから選ばれる１種以上の金属を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物または酸化炭化物などを好ましく用いることができる。これらの中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＺｎおよびＴｉから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましく、特にＳｉまたはＡｌの金属酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましい。これらは、副次的な成分として他の元素を含有してもよい。
本発明により形成される無機層の平滑性は、１μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１ｎｍ未満であることが好ましく、０．５ｎｍ以下がより好ましい。無機層の成膜はクリーンルーム内で行われることが好ましい。クリーン度はクラス１００００以下が好ましく、クラス１０００以下がより好ましい。

無機層の厚みに関しては特に限定されないが、１層に付き、通常、５〜５００ｎｍであり、好ましくは５０〜４００ｎｍであり、さらに好ましくは１００〜２００ｎｍである。

（有機層と無機層の積層）
有機層と無機層の積層は、所望の層構成に応じて有機層と無機層を順次繰り返し製膜することにより行うことができる。無機層を、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法などの真空製膜法で形成する場合、有機層も前記フラッシュ蒸着法のような真空製膜法で形成することが好ましい。バリア性積層体を作製する間、途中で大気圧に戻すことなく、常に１０００Ｐａ以下の真空中で有機層と無機層を積層することが特に好ましい。圧力は１００Ｐａ以下であることがより好ましく、５０Ｐａ以下であることがより好ましく、２０Ｐａ以下であることがさらに好ましい。
有機層および無機層の積層数は特に定めるものではないが、通常は、３〜３０層である。

（機能層）
本発明のガスバリアフィルムにおいては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、機能層を有していても良い。機能層については、特開２００６−２８９６２７号公報の段落番号００３６〜００３８に詳しく記載されている。これら以外の機能層の例としてはマット剤層、保護層、耐溶剤層、帯電防止層、平滑化層、密着改良層、遮光層、反射防止層、ハードコート層、応力緩和層、防曇層、防汚層、被印刷層、易接着層等が挙げられる。特に本発明では、基材フィルムの、有機層が設けられている層と同一面に、易接着層を有することが好ましく、基材フィルムの表面に易接着層を有することがさらに好ましい。

（基材フィルム）
本発明におけるガスバリアフィルムは、通常、基材フィルムとして、プラスチックフィルムを用いる。基材フィルムの好ましい範囲としては、特開２００９−１７２９９３号公報の段落番号０００９〜００１２に記載のものを好ましく採用できる。

＜デバイス＞
本発明のガスバリアフィルムは空気中の化学成分（酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等）によって性能が劣化するデバイスに好ましく用いることができる。前記デバイスの例としては、例えば、有機ＥＬ素子、液晶表示素子、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池等）等の電子デバイスを挙げることができ有機ＥＬ素子に好ましく用いられる。本発明のガスバリアフィルムは、これらのデバイスにおいて、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとして用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアフィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。

（有機ＥＬ素子）
ガスバリアフィルム用いた有機ＥＬ素子の例は、特開２００７−３０３８７号公報に詳しく記載されている。

（液晶表示素子）
液晶表示素子としては、特開２００９−１７２９９３号公報の段落番号００４４の記載を参酌することができる。

（太陽電池）
本発明のガスバリアフィルムは、太陽電池素子の封止フィルムとしても用いることができる。ここで、本発明のガスバリアフィルムは、接着層が太陽電池素子に近い側となるように封止することが好ましい。本発明のガスバリアフィルムが好ましく用いられる太陽電池素子としては、特に制限はないが、例えば、単結晶シリコン系太陽電池素子、多結晶シリコン系太陽電池素子、シングル接合型、またはタンデム構造型等で構成されるアモルファスシリコン系太陽電池素子、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体太陽電池素子、銅/インジウム/セレン系（いわゆる、ＣＩＳ系）、銅/インジウム/ガリウム/セレン系（いわゆる、ＣＩＧＳ系）、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系（いわゆる、ＣＩＧＳＳ系）等のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物半導体太陽電池素子、色素増感型太陽電池素子、有機太陽電池素子等が挙げられる。中でも、本発明においては、上記太陽電池素子が、銅/インジウム/セレン系（いわゆる、ＣＩＳ系）、銅/インジウム/ガリウム/セレン系（いわゆる、ＣＩＧＳ系）、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系（いわゆる、ＣＩＧＳＳ系）等のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物半導体太陽電池素子であることが好ましい。

（電子ペーパー）
本発明のガスバリアフィルムは、電子ペーパーにも用いることができる。電子ペーパーは反射型電子ディスプレイであり、高精細且つ高コントラスト比を実現することが可能である。
電子ペーパーは、基板上にディスプレイ媒体および該ディスプレイ媒体を駆動するＴＦＴを有する。ディスプレイ媒体としては、従来知られているいかなるディスプレイ媒体でも用いることができる。電気泳動方式、電子粉粒体飛翔方式、荷電トナー方式、エレクトロクロミック方式等のいずれのディスプレイ媒体であっても好ましく用いられるが、電気泳動方式のディスプレイ媒体がより好ましく、なかでもマイクロカプセル型電気泳動方式のディスプレイ媒体が特に好ましい。電気泳動方式のディスプレイ媒体は、複数のカプセルを含むディスプレイ媒体であり、該複数のカプセルのそれぞれが懸濁流体内で移動可能な少なくとも１つの粒子を含む。ここでいう少なくとも１つの粒子は、電気泳動粒子または回転ボールであることが好ましい。また、電気泳動方式のディスプレイ媒体は、第１の面および該第１の面と対向する第２の面を有し、該第１および該第２の面の内の１つの面を介して観察イメージを表示する。
また、基板上に設けられるＴＦＴは、少なくともゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極及びドレイン電極を有し、活性層とソース電極の間か活性層とドレイン電極の間の少なくとも一方に、電気的に接続する抵抗層をさらに有する。電子ペーパーは、電圧印加により光の濃淡を生じる。

高精細なカラー表示の電子ディスプレイを製造する場合は、アライメント精度を確保するためにカラーフィルター上にＴＦＴを形成することが好ましい。ただし、電流効率が低い通常のＴＦＴで必要な駆動電流を得ようとしてもダウンサイジングに限界があるため、ディスプレイ媒体の高精細化に伴って画素内のＴＦＴが占める面積が大きくなってしまう。画素内のＴＦＴが占める面積が大きくなると、開口率が低下しコントラスト比が低下する。このため、透明なアモルファスＩＧＺＯ型ＴＦＴを用いても、光透過率は１００％にはならず、コントラストの低下は避けられない。そこで、例えば特開２００９−０２１５５４号公報に記載されるようなＴＦＴを用いることにより、画素内のＴＦＴの占める面積を小さくして、開口率とコントラスト比を高くすることができる。また、この種のＴＦＴをカラーフィルター上に直接形成すれば、高精細化も達成することができる。

（その他）
その他の適用例としては、特表平１０−５１２１０４号公報に記載の薄膜トランジスタ、特開平５-１２７８２２号公報、特開２００２-４８９１３号公報等に記載のタッチパネル等が挙げられる。

（光学部材）
光学部材としては、特開２００９−１７２９９３号公報の段落番号００４６の記載を参酌することができる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。

（実施例１）
１．ガスバリアフィルムの作製
易接着層つき、ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポン（株）製、テオネックスＱ６５ＦＡ）を２０ｃｍ角に裁断し、その易接着層上に以下の手順で、有機層および無機層を形成して、試料Ｎｏ．１のガスバリアフィルムを作成した。

（１−１）有機層の形成
上記ＰＥＮフィルムの易接着層側の表面に、重合性アクリレート（ダイセル・サイテック（株）製、品番：ＥＢＥＣＲＹＬ３７０２、９ｇ）、下記リン酸モノマー（Ａ）（合成品、１ｇ）、紫外線重合開始剤（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、商品名：Ｃｉｂａイルガキュアー９０７）０．６ｇ、２−ブタノン１９０ｇからなる重合性組成物を、ワイヤーバーを用いて塗布し、窒素置換法により酸素濃度が０．１％となったチャンバー内にて高圧水銀ランプの紫外線を照射（積算照射量約１Ｊ／ｃｍ²）して有機層を硬化させ、膜厚が０．５５μｍの有機層を形成した。

リン酸モノマー（Ａ）は、（シグマ アルドリッチ（株）製、品番：Allyldiphenylphosphine oxide）
であり、下記式で表される。

ここで、Ｐｈはフェニル基を表す。

（１−２）無機層の形成
スパッタリング装置を用いて、前記有機層の表面に無機層（酸化アルミニウム層）を形成した。ターゲットとしてアルミニウムを、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして酸素を用いた。製膜圧力は０．１Ｐａ、到達膜厚は５０ｎｍであった。このようにして有機層の表面に無機層を積層した。

（１−３）有機層および無機層の形成
上記無機層を形成した表面に、上記（１−１）と同様の方法で有機層を形成し、さらに、有機層の表面に、上記（１−２）と同様の方法で無機層を形成した。

＜硬度の測定＞
得られたガスバリアフィルムの有機層の硬さを、特開２００４−３５４８４２に記載の方法に従って測定した。

＜ＭＯＣＯＮ法による水蒸気透過率（バリア性）の測定＞
水蒸気透過率測定器（ＭＯＣＯＮ社製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用いて、４０℃／相対湿度９０％における水蒸気透過率を測定した。この測定の検出限界値は０．００５ｇ／ｍ²／ｄａｙである。

＜密着性の試験＞
ガスバリアフィルムの密着性を評価する目的で、ＪＩＳ Ｋ５４００に準拠した碁盤目試験を行なった。上記層構成を有するガスバリアフィルムの表面にそれぞれカッターナイフで膜面に対して９０°の切込みを１ｍｍ間隔で入れ、１ｍｍ間隔の碁盤目を１００個作製した。この上に２ｃｍ幅のマイラーテープ［日東電工製、ポリエステルテープ（Ｎｏ．３１Ｂ）］を貼り付け、テープ剥離試験機を使用して貼り付けたテープをはがした。積層フィルム上の１００個の碁盤目のうち剥離せずに残存したマスの数（ｎ）をカウントした。
○：７０マス以上。
△：５０マス以上、７０マス未満。
×：５０マス未満。

＜耐屈曲の試験＞
屈曲は、各サンプルを成膜面外側にして円筒形マンドレル法（ＪＩＳ Ｋ５６００−５−１）で行った。試験後、光学顕微鏡でひび割れの有無を確認し、ひび割れの発生しない最大直径（ｍｍ）を屈曲性値とした。１１ｍｍ未満が実用レベルである。

＜耐傷性＞
サンプルの成膜面側を０．０５ｍｍＲサファイア針を装着した引っ掻き強度試験機（新東科学製、Ｔｙｐｅ１８）で試験を実施し、傷付き始める荷重を測定し引っ掻き強度（ｇ）とした。
○：２５ｇ以上。
△：２０ｇ以上、２５ｇ未満。
×：２０ｇ未満。

試料Ｎｏ．１において、表１に記載のとおりに変更した他は、試料Ｎｏ．１と同様に行って、試料Ｎｏ．２〜２０のガスバリアフィルムを作成した。ここで、リン酸モノマー（Ｂ）およびリン酸モノマー（Ｃ）は、下記式で表される。リン酸モノマー（Ｂ）は、（ユニケミカル（株）、Ｐｈｏｓｍｅｒ ＰＥＤＭ）であり、リン酸モノマー（Ｃ）は、日本化薬（株）製、ＫＡＹＡＭＥＲ ＰＭ−２１）であり、それぞれ、下記式で表される。また、表１において有機層の厚さは、μｍで示し、無機層の厚さは、ｎｍで示しているが、厚さ比（ａ／ｂ）は単位を揃えて計算している。
リン酸モノマー（Ｂ）

リン酸モノマー（Ｃ）

また、試料Ｎｏ．１４および１９は、重合性アクリレートとして、ダイセル・サイテック（株）製、品番：ＥＢＥＣＲＹＬ３６０３を用いた。
さらに、試料Ｎｏ．１８はリン酸モノマーを添加していない。試料Ｎｏ．２０は有機層を設けていない。

上記表から明らかなとおり、本発明で規定する要件を満たすガスバリアフィルムは、バリア性、密着性、耐屈曲性および耐傷性に優れたガスバリアフィルムが得られることが分かった。
特に、無機層の下層の有機層に、リン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物として、一般式（１）で表されるものを用い、かつ、ガラス転移温度を１００℃以下とし、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ≧３０であり、無機層の下層の有機層の厚さが、５μｍ〜１０μｍの範囲である場合（試料Ｎｏ．１１および試料Ｎｏ．１６）は、これらの要件のいずれか１つが欠けたもの（試料Ｎｏ．１２〜１５、１８）に比べて、顕著に耐屈曲性が向上していることが分かった。この効果は、倍近くであり、極めて有為であることが分かる。

（実施例２）
有機ＥＬ素子の作成と評価
（２−１）有機ＥＬ素子の作成
ＩＴＯ膜を有する導電性のガラス基板（表面抵抗値１０Ω／□）を２−プロパノールで洗浄した後、１０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この基板（陽極）上に真空蒸着法にて以下の有機化合物層を順次蒸着した。
（第１正孔輸送層）
銅フタロシアニン 膜厚１０ｎｍ
（第２正孔輸送層）
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチルベンジジン 膜厚４０ｎｍ
（発光層兼電子輸送層）
トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム 膜厚６０ｎｍ
最後にフッ化リチウムを１ｎｍ、金属アルミニウムを１００ｎｍ順次蒸着して陰極とし、その上に厚さ５μｍ窒化珪素膜を平行平板ＣＶＤ法によって付け、有機ＥＬ素子を作成した。

（２−２）有機ＥＬ素子上へのガスバリア層の設置
熱硬化型の接着剤（ダイゾーニチモリ（株）製、エポテック３１０）を用いて、ガスバリアフィルムの試料Ｎｏ．１と貼り合せ、６５℃で３時間加熱して接着剤を硬化させた。このようにして封止された有機ＥＬ素子を２０素子作成した。

（２−３）有機ＥＬ素子発光面状の評価
作成直後の有機ＥＬ素子をＫｅｉｔｈｌｅｙ社製ＳＭＵ２４００型ソースメジャーユニットを用いて７Ｖの電圧を印加して発光させた。顕微鏡を用いて発光面状を観察したところ、いずれの素子もダークスポットの無い均一な発光を与えることが確認された。
次に各素子を６０℃・相対湿度９０％の暗い室内に５００時間静置した後、発光面状を観察した。直径３００μｍよりも大きいダークスポットが観察された素子の比率を故障率と定義し、素子の故障率を測定した。故障率は１％以下であった。

ガスバリアフィルムを有機ＥＬ素子等に用いる場合、一般的に、パネルの製造工程において表面の傷付きが問題になるが、本発明では、傷付きをより効果的に抑制することができる。
特に、本発明では、ガスバリアフィルムを用いて有機ＥＬ素子等を製造する場合の、ガスアリアフィルムの取り扱い性が向上する。これは、本発明のガスバリアフィルムは耐屈曲性に優れているため、裁断した際の捨て寸を、例えば、５ｍｍ以下にでき、かつ、傷付きにくいためである。加えて、本発明のガスバリアフィルムは、必ずしも、有機層および無機層の材料が限定されるものではないため、その適用範囲が広いという利点がある。
加えて、本発明ではガスバリアフィルムの端部のバリが軽減されるので、パーティクルによる工程汚染を防ぐことが可能になる。

１ 基材フィルム
２ 易接着層
３ 有機層
４ 無機層

Claims (7)

1. 基材フィルムと、有機層と、該有機層の表面に設けられた無機層とを有し、無機層の下層の有機層の厚さが、５μｍ〜１０μｍの範囲であり、無機層の下層の有機層の厚さをａとし、該有機層の表面の無機層の厚さをｂとしたとき、ａ／ｂ≧３０であり、無機層の下層の有機層が、下記一般式（１）で表されるリン酸エステル基を有する（メタ）アクリレート系化合物を含む重合性組成物を硬化させることによって得られ、無機層の下層の有機層のガラス転移温度が１００℃以下であることを特徴とする、ガスバリアフィルム。
   

   

   （一般式（１）において、Ｚ¹はＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ｚ²はＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−、重合性基を有しない置換基または水素原子を表し、Ａｃ¹、Ａｃ²およびＡｃ³は、各々独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基を表し、Ｘ¹、Ｘ²およびＸ³は各々独立にアルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基、またはこれらの組み合わせからなる基を表す。）
2. 前記一般式（１）において、Ｚ¹がＡｃ²−Ｏ−Ｘ²−または水素原子を表し、Ｚ²がＡｃ³−Ｏ−Ｘ³−または水素原子を表す、請求項１に記載のガスバリアフィルム。
3. 有機層のガラス転移温度が８５℃以下である、請求項１または２に記載のガスバリアフィルム。
4. 少なくとも２層の有機層と少なくとも２層の無機層が交互に積層している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスバリアフィルム。
5. 基材フィルム上に、易接着層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスバリアフィルム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスバリアフィルムを有するデバイス。
7. 前記デバイスが有機ＥＬ素子または太陽電池素子である、請求項６に記載のデバイス。

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