JP5465316B2 - 封止された機能素子 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示素子、有機ＥＬ等の素子、面状発光体、光ディバイス、太陽電池等の有機機能素子をはじめとする機能素子が簡便な工程により確実に封止され、特に薄型の素子とすることが可能な封止された機能素子に関する。

有機ＥＬは、軽量、薄型で目に優しい面状発光体として、携帯電話、時計、ディスプレイなどに利用されている。しかし、有機ＥＬは外部からの吸湿により発光量が低下する。このため、長期間安定した発光量を維持するため、有機ＥＬをガスバリア性膜で密封することも行われている。

また、有機ＥＬの封止にプラスチックフィルムが用いられ、ヒートシールすることにより封印することが知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

また、これらプラスチックフィルムは、表示部が視認できる透明性と表面平滑性が求められている。さらに、ＥＬ基板上に形成された素子部の劣化を防止するため、酸素及び水蒸気の遮断性に優れたガスバリア性とピンホールのないフィルムが求められている。

さらに近年は、有機ＥＬ素子等の有機素子をはじめとする機能素子そのものをさらに薄型化、小型化することが求められている。そのため、封止された機能素子の薄型化も望まれている。

特開５−３６４７５ 第３７欄 特開平８−１６７４７５ 第１９欄 特開２００１−２３７０６５ 第２３欄

本発明は、有機ＥＬや太陽電池等の機能素子を確実に封止し、さらに薄型化、小型化することが可能なヒートシールにより封止された機能素子に関する。

すなわち、本発明は基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）、 封止用積層フィルム（Ｚ）を有する封止された機能素子であって、基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）がヒートシールにより密着一体化されていることを特徴とする封止された機能素子に関する。

本発明の好適な態様としては、封止用積層フィルム（Ｚ）がガスバリア層（Ｇ）とヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を有している。さらに好適な態様においては、封止用積層フィルムが、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）を有しており、それらがこの順に積層されている。

また、基材層（Ｗ）としては、ガラス基板、ガスバリア性フィルム層、或いは絶縁層を付与した金属薄板が好適である。

本発明において、基材層（Ｗ）と 封止用積層フィルム（Ｚ）が密着一体化する態様としては、それらの周辺部、或いは全面がヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）のヒートシールにより密着一体化されていることが特に好適である。

本発明に用いられるガスバリア性フィルムの層としては、透明基材フィルム（Ｗａ）、無機薄膜層（Ｗｂ）を介して／又は介することなく、不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体からなるポリマーを含む透明樹脂層（Ｗｃ）からなり、これらの層がこの順に積層されてなることが望ましい。

本発明の封止された機能素子は、ヒートシールという簡便な工程で確実に封止され、特に封止にガスバリア性フィルムを使用する場合は、それにより機能素子を長寿命とすることができると共に封止された機能素子の薄型化が可能である。

本発明の封止された機能素子を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。 本発明の封止された機能素子の他の実施形態を模式的に示した例を示す断面図である。

本発明の封止された機能素子は、基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）、封止用積層フィルム（Ｚ）を有する封止された機能素子であって、基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）がヒートシールにより密着一体化されていることを特徴とする。
また、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の素材は、基材層（Ｗ）に融着することにより機能素子が密封されるものであれば特に限定されない。
ここで機能素子層（Ｘ）となる機能素子は高度の密封性が求められるデバイスであり、具体的には液晶表示素子、有機ＥＬ等の素子、面状発光体、光デバイス、太陽電池等の有機機能素子が挙げられる。
機能素子層（Ｘ）は通常基材層（Ｗ）の表面に設けられるが、封止用積層フィルム（Ｚ）側の表面に設けられていてもよい。
また、封止用積層フィルム（Ｚ）は予めヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）と一体化されていても良いが、機能素子をヒートシールにより封止したことにより、密封一体化後に少なくとも一部がヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を有する構成となっていればよい。
従って、本発明の封止された機能素子は、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が、少なくともヒートシールされる部分に設けられていれば良く、必ずしも全面に設けられている必要はない。さらに、ヒートシール前に封止用積層フィルム（Ｚ）としてヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）と必ずしも一体化されたものである必要はなく、製造の過程で、順次積層して形成することも行われる。
但し、本発明の封止された機能素子の生産効率の観点から、封止用積層フィルム（Ｚ）として、ヒートシール前に予めヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）と一体化させておく方が好ましい。

本発明の封止された機能素子の実施態様を図面と共に説明する。

図１は、本発明における好適な封止された機能素子を模式的に示した例を示す断面図である。

図示された好適な封止された機能素子は、基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、及び吸水層（Ｆ）を含む封止用積層フィルム（Ｚ）からなる。
ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）は機能素子層（Ｘ）と吸水層（Ｆ）との間を充填するように形成されるものであり、封止された機能素子のヒートシール部である端部まで設けられている。このようにヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が基材層（Ｗ）、及び機能素子層（Ｘ）と吸水層（Ｆ）との間を充填するように形成されることにより、機能素子（Ｘ）との接触により機能素子を毀損させてしまうような吸水層（Ｆ）の場合であっても機能素子層（Ｘ）との接触を防止することができる。
また、封止された機能素子を大型化した場合、吸水層（Ｆ）と機能素子層（Ｘ）との間、またはヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）とガスバリア層（Ｇ）との間にすき間（間隙）があるとその間隙によりガスバリア層（Ｇ）の応力のバランスに不均衡が生じ、経時的にその間隙を埋めるような方向に ガスバリア層（Ｇ）が変形することがある。このようなガスバリア層（Ｇ）の変形により、機能素子が十分に機能し得なくなる可能性があるため、機能素子の大型化等が困難になることがある。例えば、機能素子として有機ＥＬが封止されている場合には、ガスバリア層（Ｇ）の変形により発光が不均一となる可能性がある。従って、本発明においては、このような間隙が生じないように封止を行うことが必要であり、本発明の構成によればそれを容易に行うことができる。

また、本発明の封止された機能素子を構成する封止用積層フィルム（Ｚ）は、上述したように必ずしも事前に作成しておく必要はなく、基材層（Ｗ）に機能素子層（Ｘ）、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、ガスバリア層（Ｇ）を順次載置した状態で、ヒートシールすることにより、封止用積層フィルム（Ｚ）を形成することもできる。

本発明の封止された機能素子の製造にあたっては、ガスバリア層（Ｇ）と基材層（Ｘ）との間の間隙が無い構造となるように製造することが必要であるためヒートシール前に真空処理することが好ましい。

以下に本発明の封止された機能素子の製造方法の具体例を説明する。

図１から図８に、本発明の封止された機能素子を模式的に示した例の断面図を示す。
図１の封止された機能素子では、平坦な基材層（Ｗ）の上に、機能素子層（Ｘ）が密接して置かれ、封止用積層フィルム（Ｚ）がその上を覆うように積層され、基材層（Ｗ）とヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）がヒートシールにより密着一体化されている。

封止用積層フィルム（Ｚ）は、ガスバリア層（Ｇ）とヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）から構成されており、さらに好適な態様によれば、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）からなる構成となっている。
封止用積層フィルム（Ｚ）には、その全面にヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を設けてもよく、また、基材層（Ｗ）の上に設けられた機能素子を取り巻く周辺部のみにヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を設けてもよい。

基材層（Ｗ）側の面と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）側の面を貼り合わせ、真空処理した後、基材層（Ｗ）の周辺部又は全面に加熱バー、加熱ロール等を押し当ててヒートシールを行う。基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の側を突き合わせて、片側または両側から加熱バー、加熱ロール等の加熱手段をその周囲又は全面に押し当てて、これにより、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が加熱溶融し、基材層（ガラス基板、ガラス薄膜、ガスバリア性フィルム層等）（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）を強固に密着一体化することができる。

基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）とをヒートシールにより一体化する場合、機能素子を毀損しないようにする必要があり、機能素子の種類にもよるが、一般には例えば機能素子の表面の温度が１２０℃を越えないようにすることが望ましい。

また、ヒートシール時にヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が加熱されて、その熱可塑性樹脂が封止用積層フィルム（Ｚ）の端部からはみだして、はみだし部を形成することにより、ガスバリア層（Ｇ）と基材層（Ｗ）の断面部分の一部あるいは全部をはみ出したヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が覆われるので特に好適である。なお、このはみだし部の形成はヒートシールの押圧時に一時的に形成されていても断面部分を被覆することが可能である。ヒートシールの押圧時に一時的に形成されたはみだし部が元に戻り平坦になる際に断面部分にヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を構成する一部樹脂が残存し、断面部分を覆うためと考えられる。

さらに、ヒートシールを行う態様には、加熱バー、加熱ロール等による方法の他、マイクロ波を用いる誘電加熱、超音波加熱、レーザビームを用いる方法等が例示される。

また、基材層（Ｗ）の機能素子層（Ｘ）側の面と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の側の面を重ね合わせて、片側または両側から加熱バーを押し当てる際には、生産効率の観点から機能素子層（Ｘ）の周囲四辺を同時にヒートシールするために、カタカナのロの字の形状の加熱バー等による加熱方法を用いることが望ましい。

また、本発明の封止された機能素子は機能素子の側面及び／または表面に充填層（Ｙ）を設けてもよい。

充填層（Ｙ）は機能素子の側面及び／または表面に設けることが望ましく、その位置によって機能素子を水分から保護し、封止された機能素子の変形を防止し、機能素子の表面への吸水層（Ｆ）等が接触するのを防止することができる。機能素子を水分から保護するために充填層（Ｙ）を設ける場合には機能素子の側面周辺部に設けることが好ましい。また、封止された機能素子の変形の防止を目的として充填層（Ｙ）を設ける場合には基材層（Ｗ）または機能素子の表面と封止用積層フィルム（Ｚ）との間を繋ぐように設けることが好ましい。
また、機能素子表面への吸水層（Ｆ）等の接触防止を目的として、充填層（Ｙ）を設ける場合には機能素子と吸水層（Ｆ）との間に充填層（Ｙ）を設けることが好ましい。
図２は、本発明の実施形態を模式的に示した一例の断面図である。
図２では、機能素子の側面及び表面に充填層（Ｙ）が設けられ、機能素子の表面に設けられた充填層（Ｙ）は吸水層（Ｆ）との間の空間を充填するように設けられている。この態様は、封止された機能素子自体の形状安定性に優れ、機能素子表面への吸水層（Ｆ）への接触が防止され、機能素子が水分から保護されるので特に好適である。

なお、本発明においては、基材層（Ｗ）としてガラス基板を用いる場合だけでなく、ガスバリア性フィルム層、金属箔ラミネートフィルム等を用いることができる。
図３から図８は、本発明の他の態様を模式的に示した例の断面図である。

図３では、吸水層（Ｆ）と機能素子層（Ｘ）とが互いに隣接するように設けられている。さらに、吸水層（Ｆ）と機能素子層（Ｘ）の周囲を覆うようにヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が設けられている。本実施形態の封止された機能素子では機能素子層（Ｘ）と吸水層（Ｆ）とが隣接していることから、機能素子の毀損の原因となりやすい水分による機能素子の毀損を効果的に防止することができるため好ましい。
図４では、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が機能素子の側面周辺部にのみ設けられており、機能素子層（Ｘ）と吸水層（Ｆ）が隣接するように設けられている。本実施形態の封止された機能素子では、機能素子層（Ｘ）と吸水層（Ｆ）とが隣接していることから、機能素子の毀損の原因となりやすい水分による機能素子の毀損を効果的防止することができることに加え、フラットな封止された機能素子を得ることが容易となり好ましい。
図５では、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が機能素子の周辺部にのみ設けられており、さらに吸水層（Ｆ）も機能素子の側面の周囲に設けられている。本実施形態の封止された機能素子では水分が侵入しやすい可能性があるヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）から侵入してきた水分を吸水層（Ｆ）が機能素子層（Ｘ）に到達する前に捕捉するため、効果的に水分による機能素子の毀損を防止することができ、好ましい。
図６では、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が機能素子の表面を含む全面にわたり設けられており、吸水層（Ｆ）は機能素子側面の周囲にのみ設けられている。本実施形態の封止された機能素子では、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）から侵入してきた水分を吸水層（Ｆ）が機能素子層（Ｘ）に到達する前に捕捉するため、効果的に水分による機能素子の毀損を防止することができ、全面にわたりヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が設けられていることから、封止された機能素子がより強固に安定的に固定されるので好ましい。さらに、本実施形態の封止された機能素子の製造時にヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）となるフィルムを切り欠く等の前処理が不要であるため、製造効率もよく好ましい。
図７では、基材層（Ｗ）をガスバリア層（Ｇ）により機能素子（Ｘ）側から被覆するだけでなく、基材層（Ｗ）の側にも、ガスバリア層（Ｇ）を設けられ、吸水層（Ｆ）も双方のガスバリア層（Ｇ）に２箇所に設けられて、基材層（Ｗ）及び機能素子とガスバリア層（Ｇ）、吸水層（Ｆ）の間を埋めるようにしながらヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が全面にわたり設けられている。本実施形態の封止された機能素子では機能素子の両側に吸水層（Ｆ）を有するため、効果的に水分による機能素子の毀損を防止することができるので好ましい。また、基材層（Ｗ）がガスバリア層（Ｇ）に設置されているため、封止された機能素子に屈曲性を持たせることが可能である点で好ましい。
図８では、図２の態様において吸水層（Ｆ）の部分にヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を設けないものである。水分の侵入する可能性のあるヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）には吸水層（Ｆ）が設けられ、加えて充填層（Ｙ）で機能素子が覆われていることから、水分のみならずガスの遮断効果も極めて高く、効果的に機能素子を外部からの水分やガスによる毀損から保護することができる。尚、発光機能素子、または受光機能素子等機能素子の種類により、封止された機能素子の外部との光透過性が必要な場合にはこの構成に使用される吸水層（Ｆ）はその一方、または両方が光を透過するものが好適である。

封止用積層フィルム（Ｚ）
封止用積層フィルム（Ｚ）は、ガスバリア性とヒートシール性を有する積層フィルムである。そのため、封止用積層フィルム（Ｚ）は一般に、ガスバリア層（Ｇ）とヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を有することが望ましい。

さらに本発明の好適な態様は、封止用積層フィルム（Ｚ）が、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）がこの順に積層されていることを特徴とする封止された機能素子である。この構成とすることにより、吸水層（Ｆ）の吸水剤と機能素子（Ｘ）が接することなく、隔離することができる。このことから、例えば、有機ＥＬの場合は、有機ＥＬの素子と吸水層が直接には接することがなく、有機ＥＬのダークスポットの発生を未然に防止することができる。

封止用積層フィルム（Ｚ）を構成するガスバリア層（Ｇ）には、種々のガスバリア性フィルム、金属薄膜などを利用することができる。
ガスバリア性フィルムには、ゾルゲルを利用したフィルム、アクリル系モノマーを利用したフィルムなどが例示され、以下に記載する基材層（Ｗ）として用いられるガスバリア性フィルムから選ばれる材料を用いることができる。

ガスバリア層（Ｇ）に金属箔膜を用いる場合には、その金属の種類には特に限定されず、例えば、銅、黄銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、錫、ニッケル等がある。これらの中では、特にアルミニウム箔、ステンレス箔が好適である。金属箔の厚さは通常５〜２００ミクロン（μｍ）であり、中でも６〜１００ミクロンが好適である。これらの金属箔は、化学蒸着法、物理蒸着法又はスパッタリング等で形成させたものでもよい。

また、封止用積層フィルム（Ｚ）を構成するヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）に用いられる熱可塑性樹脂は、基材層（Ｗ）とのヒートシール時にアウトガス等により機能素子を毀損する等本発明の目的を損なわない限り特に限定されないが、中でも低密度ポリエチレン、エチレンと炭素数４ないし８のα−オレフィンとのランダム共重合体であるＬＬＤＰＥ、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・１−ブテン共重合体、エチレン−１−ヘキセン共重合体、１−オクテン共重合体などのエチレン・α−オレフィン共重合体エラストマー、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・エチレン・１−ブテン共重合体などのプロピレン系エラストマー、ブテン・エチレン共重合体などのブテン系エラストマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体などのエチレンと極性モノマーとの共重合体が好適例として例示される。

これらは、さらに、アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸やエポキシ基含有モノマーなどの極性基含有モノマーで変性されたものでもよい。

ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の厚さは、通常０．５〜３００ミクロン、中でも１〜１００ミクロンが好適である。

これらのヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を積層する方法には、ラミネートにより積層する方法、コーティングによりコート層として積層する方法がある。

このような層の中でも、コート剤としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸ナトリウム塩共重合体などのアイオノマーが例示される。

このように、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）には、加熱溶融により、他の材料に溶融固着するものであれば、特に限定することなく利用することができる。加熱溶融時にガスを発生して、機能素子層（Ｘ）に悪影響を与えるものは避けるべきである。このような材料として、上記の中でも、アクリル酸、無水マレイン酸、これらの誘導体がグラフトされたポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好適である。

本発明の封止された機能素子を構成する充填層（Ｙ）を構成する素材としては、機能素子を毀損する等本発明の目的を損なわない限り特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化樹脂、電離放射線硬化樹脂、熱硬化性樹脂等樹脂であってもよいし、酸化カルシウム等の無機物質、エラストマー等の粘着性を有する素材であってもよい。
さらに、充填層（Ｙ）は前記樹脂に吸水性能を有するものであってもよい。充填層（Ｙ）に例えば吸水層（Ｆ）の素材を使用することにより、吸水性を付与することができ、前記封止用積層フィルム（Ｚ）を構成するヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を充填層（Ｙ）として設けることも可能である。
吸水層（Ｆ）に用いられる吸水剤には、本発明の目的を損なわない限り特に制限はなく公知の吸湿剤、水と反応する化合物、例えば有機金属化合物、平均粒子径が９０ミクロン（μｍ）以下の粉末状無機酸化物、例えば、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム等がある。

本発明において、封止用積層フィルム（Ｚ）は、予めヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）をこの順に積層して一体とした積層フィルムとして準備しておき、後記する基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）と共に機能素子を製造することができる。また、後記する基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）に、まず、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）を積層し、次に、吸水層（Ｆ）を設置し、その上からガスバリア層（Ｇ）を設置した後に、ヒートシールを施して、封止することもできる。

機能素子層（Ｘ）
機能素子層（Ｘ）には、機能素子とは高度の密封性が求められるデバイスであることから、液晶表示素子、有機ＥＬ等の素子、面状発光体、光ディバイス、太陽電池等の有機機能素子、無機ＥＬ等の無機機能素子が例示される。

基材層（Ｗ）
基材層（Ｗ）には、ガラス基板、ガラス薄膜、ガスバリア性フィルム、金属箔ラミネートフィルム、その他のガスバリア性を有する材料が用いられる。なかでも、基材層（Ｗ）にガスバリア性フィルムを用いると、加工が容易となり好適である。

ガスバリア性フィルム
ガスバリア層（Ｇ）あるいは更に基材層（Ｗ）を形成するガスバリア性フィルムとしては、従来公知の種々のガスバリア性フィルムを使用することができる。なかでも、ガスバリア性フィルムが、透明基材フィルム（Ｗａ）、無機薄膜層（Ｗｂ）、透明樹脂層（Ｗｃ）を含み、これらの層がこの順に積層された積層フィルムことが望ましい。また、ガスバリア性フィルムの他の好ましい態様には、無機薄膜層（Ｗｂ）を有しないもの、すなわち透明基材フィルム（Ｗａ）と透明樹脂層（Ｗｃ）を含む積層フィルムがある。

以下にこの好適なガスバリア性フィルムを構成する各層を説明する。

透明基材フィルム（Ｗａ）
ガスバリア性フィルムの透明基材フィルム（Ｗａ）として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリナフタレンテレフタレート（ＰＥＮ）ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエステル、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアセテート、ポリアミド系樹脂等の透明性を有する樹脂からなるフィルムが例示できる。これらは、未延伸フィルムでも、一軸または二軸の方向に延伸されたフィルムでもよい。

ガスバリア性フィルムを構成する透明基材フィルム（Ｗａ）の厚さは通常１０μｍ〜２５０μｍ程度であり、用いる用途により、フィルムの自立性、ハンドリング性、耐衝撃性等を考慮して決められる。

無機薄膜層（Ｗｂ）
無機薄膜層（Ｗｂ）には、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、錫、マグネシウム、インジウムなどの酸化物、窒化物、弗化物の単体、或いはそれらの複合物などからなり、特に酸化アルミニウムは、無色透明であり、ボイル・レトルト耐性等の特性にも優れており、広範囲の用途に用いることができる。

無機薄膜層（Ｗｂ）を形成する方法としては特に限定されず、公知の方法を利用することができる。例えば、化学蒸着法、物理蒸着法又はスパッタリングにより薄膜を形成する方法がある。これらの無機薄膜層は、透明基材フィルム（Ｗａ）上に形成することが望ましい。

また、表面平滑性に優れた形状の膜を得るためには、透明基材フィルム（Ｗａ）の表面と、透明性のある無機薄膜を形成させる際における無機原子や無機分子、無機化合物の結合反応が速やかに行われることが好ましい。バリア性の観点からこれらの結合反応を迅速に行うには、その無機原子や無機分子、無機化合物がフリーラジカルを有する等化学的に活性な分子種もしくは原子種であることが望ましい。

よって成膜法としては化学蒸着法、物理蒸着法又はスパッタリングが好適であり、中でも化学的気相蒸着法（ＣＶＤ法）が望ましい。これにより、透明基材フィルム樹脂層（Ｗａ）の表面と、窒化珪素や酸化窒化珪素などの珪素を含有する化学的に活性な分子種が速やかに反応することができ、無機薄膜層（Ｗｂ）の表面の平滑性が改良され、向上し、表面に発生する微細孔を少なくすることができる。

ＣＶＤ法の中でも、ガス分子を発熱体により分解活性化させて基板に成膜を行う、いわゆる触媒ＣＶＤ法（ＣａｔＣＶＤ法）を用いることが望ましい。これによれば、緻密な透明無機薄膜を得ることができ、優れたガスバリア性を有し、かつ応力の低い、すなわち柔軟性のある膜を形成することができる。

本発明における無機薄膜層（Ｗｂ）の膜厚は、ガスバリア性能、及びガスバリア性能を保持できる耐屈曲性の観点から、通常５〜５００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍである。

透明樹脂層（Ｗｃ）
本発明における透明樹脂層（Ｗｃ）には、優れたバリア性を得るため不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体からなるポリマーを含む層が好適である。不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体から重合により得られたポリマーを透明基材フィルム（Ｗａ）にコートしてもよく、又はバリア性能の安定性を得るため無機薄膜層（Ｗｂ）にコートすることが好ましい。

また、不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体を、まず、透明基材フィルム（Ｗａ）又は、無機薄膜層（Ｗｂ）にコートした後に、そのコート層をパーオキサイド架橋、紫外線架橋などによりラジカル重合させてポリマーコート層としてもよい。

用いられる不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体としては、重合度が２０未満の不飽和カルボン酸及びそれらの多価金属塩などの誘導体、エポキシアクリレート化合物が例示される。

重合度が２０未満の不飽和カルボン酸とその多価金属塩などの誘導体を、透明基材フィルム（Ｗａ）、又は好ましくは無機薄膜層（Ｗｂ）に予めコートするには、一般にこれら化合物を含む溶液状態でコートし、その後、コート液の不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体を、配合されるラジカル開始剤、紫外線などにより重合させて透明樹脂層（Ｗｂ）を形成させることが望ましい。

不飽和カルボン酸
用いられる不飽和カルボン酸には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等のα，β−エチレン性不飽和基を有するカルボン酸が好適であり、重合度が２０未満、好ましくは単量体若しくは１０以下であることが望ましい。これら不飽和カルボン酸の中でも単量体が多価金属化合物で完全に中和された塩が形成し易く、当該塩を重合して得られる膜のガスバリア性に優れるので好ましい。

多価金属化合物
不飽和カルボン酸の多価金属塩の調製に用いられる多価金属化合物には、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）等の二価以上の金属、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等の一価の金属、これら金属の酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、リン酸塩、亜リン酸塩、次亜リン酸塩、硫酸塩若しくは亜硫酸塩等である。これら金属化合物の中でも、二価の金属化合物が好ましく、特には酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛等が好ましい。これら二価の金属化合物を用いた場合は、前記不飽和カルボン酸との塩を重合して得られる膜の高湿度下でのガスバリア性が特に優れている。これらは、少なくとも１種が使用され、１種のみの使用であっても、２種以上を併用してもよい。

不飽和カルボン酸の多価金属塩
不飽和カルボン酸の多価金属塩は、前記重合度が２０未満の不飽和カルボン酸と前記多価金属化合物との塩である。これら不飽和カルボン酸多価金属塩は一種でも二種以上の混合物であってもよい。かかる不飽和カルボン酸の多価金属塩の中でも、特に（メタ）アクリル酸亜鉛が得られるガスバリア性膜の耐熱水性に優れるので好ましい。

エポキシアクリレート化合物
エポキシアクリレート化合物には、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、ジプロピレングルコールジグリシジルエーテルジアクリレート、フェノールノボラック型エポキシアクリレート、カルボン酸無水物変性エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート等がある。

透明樹脂層（Ｗｃ）の製法
透明樹脂層（Ｗｃ）は、透明基材フィルム（Ｗａ）、又は好適には無機薄膜層（Ｗｂ）に予めコートした不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体を重合して製造することが望ましい。また重合により形成されたフィルム状の透明樹脂層（Ｗｃ）は熱処理することが望ましい。

透明基材フィルム（Ｗａ）、又は好適には無機薄膜層（Ｗｂ）に不飽和カルボン酸及び／またはその誘導体の溶液を塗布する方法としては、例えば、エアーナイフコーター、ダイレクトグラビアコーターなど公知の塗布方法を採用することができる。

なお、不飽和カルボン酸の多価金属塩の溶液には、剥離強度の向上やフィルムへの柔軟性の付与等を目的としてポリビニルアルコール等を配合することもできる。

透明樹脂層（Ｗｃ）の熱処理
上記の重合によって得られた透明樹脂層（Ｗｃ）は、優れたバリア性向上を得るために熱処理することが望ましい。

熱処理は、透明樹脂層（Ｗｃ）を通常３０〜３５０℃、好ましくは６０〜３００℃、さらに好ましくは１５０〜２５０℃の温度範囲で行うことが望ましく、不活性ガス雰囲気下とすることが望ましい。また、圧力は特に限定されず、加圧下、減圧下、常圧下のいずれでもよい。加熱による熱処理の方法としては、オーブン加熱、ロール加熱、遠赤外線加熱等がある。加熱による熱処理時間は、加熱処理方法により異なるが、例えばオーブン加熱では通常３０秒から９０分程度であり、中でも１分から７０分が好適であり、特に５分から６０分が好適である。

さらに熱処理は、重合により得られた透明樹脂層（Ｗｃ）を引き続き連続的に熱処理してもよく、またフィルムを一旦常温にもどした後に、熱処理に供してもよい。通常は重合によりフィルムを形成する工程と熱処理の工程を連続させることが製造効率上望ましい。

熱処理に供される透明樹脂層（Ｗｃ）は、重合によりフィルムの構造が決定しているものと考えられる。これをさらに熱処理することにより、脱水及び膜構造が部分的な再配置によってより安定化されたフィルムとなり、ガスバリア性がより安定するものと考えられる。

透明樹脂層（Ｗｃ）の厚さは、各種用途により要求される製造コストや表面平滑性などに応じて、適宜決定され、特に制限はされないが、一般的には０．１〜２０μｍ、より好ましくは０．１〜１０μｍである。

透明樹脂層（Ｗｃ）を設けることにより、透明基材フィルム（Ｗａ）と無機薄膜層（Ｗｃ）の密着性を向上させることができ、ガスバリア性を改良することができる。

さらに、ガスバリア性フィルムには、その目的を損なわない範囲で他の層を含んでいても、他の層が形成されていても良い。例えば透明金属薄膜層や透明金属酸化物層等が挙げられる。上記の透明基材フィルム（Ｗａ）や透明樹脂層（Ｗｂ）は、コロナ処理やプラズマ処理を行ってもよい。これらを好適に組み合わせることにより、反射防止性能や防眩性能を付与することもできる。

なお、本発明においては、機能素子が発光または受像素子の場合には基材層（Ｗ）としてガラス基板を用いる場合だけでなく、例えばガスバリア層（Ｇ）と同様の組成からなる層を有するガスバリア性フィルム、金属箔ラミネートフィルム等を用いる態様も含まれるが、基材層（Ｗ）に用いられるガスバリア性フィルム層の可視光線透過率は、７０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。可視光線透過率の上限値は、１００％であるが、実際には表面反射や、材料による吸収があるので９５％以下である場合が多い。また、機能素子が発光または受像素子の場合には発光または受光安定性の観点から、本発明のガスバリアフィルムの平均粗さＲａは例えば1μｍ²エリアにおいて０〜１ｎｍである事が好ましく、さらには０〜０．５ｎｍであることが好ましい。

本発明の封止された機能素子として、有機ＥＬの場合について以下に例示する。

すなわち、基材層（Ｗ）はガラス薄板（厚さ０．７ミリメートル（ｍｍ））、機能素子層（Ｘ）は有機ＥＬ素子を用いる。

そして、封止用積層フィルム（Ｚ）を構成するガスバリア層（Ｇ）は、ゾルゲル法による薄膜や、不飽和カルボン酸金属塩からＵＶ架橋等により得られるガスバリア層、無機蒸着層等からなる。

また、封止用積層フィルムを構成するヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）には、アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、エポキシ基含有モノマーなどの極性基含有モノマーを含有する変性ポリオレフィン（融点１３９℃）からなる層（厚さ３０ミクロン（μｍ））を用いる。

さらに、ガスバリア層（Ｇ）と、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の間に、吸水層として水分ゲッターシート（ダイニック社製）を挟み込む。

これらを用いて、ガラス薄板の上に有機ＥＬ素子を載置し、その上から封止用積層フィルムを、ヒートシール性熱可塑性樹脂層の周囲がガラス薄板に重ね合わせて、封止用積層フィルムの側から有機ＥＬ素子の周辺部に加熱バー（１７０℃）を押圧して、ヒートシール性熱可塑性樹脂層の表面がガラス薄板にヒートシールされる。

このようにして封止された有機ＥＬ素子は、６０℃、９０％ＲＨの高温高湿度下においても、１０００時間を経過しても劣化を抑制することができ、優れた密封性があることがわかった。

また、上記において、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）としてアイオノマー樹脂（エチレンメタクリル酸金属塩のポリマー、融点８０から１００℃）を用い、ガスバリア層（Ｇ）と、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）の間に、水分ゲッターシートをはさみ、加熱ロール（１２０℃）を押し当てて封止された有機ＥＬ素子とした。このようにして封止された有機ＥＬ素子は、上記の場合と同様に、長期間劣化がみられず、有効な封止をすることができた。
つぎに、封止された機能素子のガスバリア層を構成するガスバリア性フィルムを調製するために、以下のようにして、＜塗工液の溶液（Ｘ）の作製＞＜塗工液の溶液（Ｙ）の作製＞＜塗工液の溶液（Ｚ）の作製＞を行い、ガスバリア性フィルムを作製した。

＜塗工液の溶液（Ａ）の作製＞
アクリル酸亜鉛（アクリル酸のＺｎ塩）水溶液〔浅田化学社製、濃度３０重量％（アクリル酸成分：２０重量％、Ｚｎ成分１０重量％）〕と、メチルアルコールで２５重量％に希釈した光重合開始剤〔１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 商品名；イルガキュアー ２９５９）〕及び界面活性剤（花王社製 商品名；エマルゲン１２０）をアクリル酸に対して固形分比率でそれぞれ２％、０．４％となるように混合し、アクリル酸Ｚｎ塩溶液（Ａ）からなる不飽和カルボン酸化合物多価金属塩溶液を作製した。

＜塗工液の溶液（Ｂ）の作製＞
アクリル酸（単量体）（共栄社化学社製）を水で希釈して２５％水溶液を作成した。この水溶液中のアクリル酸のカルボキシル基に対して等モルの水酸化リチウム一水和（関東化学社製）を添加して、アクリル酸リチウム（アクリル酸のＬｉ塩）水溶液を作製した。

次に、作製したアクリル酸リチウム水溶液に、メチルアルコールで２５％重量％に希釈した光重合開始剤〔１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 商品名；イルガキュアー ２９５９）〕及び界面活性剤（花王社製 商品名；エマルゲン１２０）をアクリル酸に対して固形分比率でそれぞれ２％、０．４％となるように混合し、アクリル酸Ｌｉ塩溶液（Ｂ）からなる不飽和カルボン酸化合物多価金属塩溶液を作製した。

＜塗工液の溶液（Ｃ）の作製＞
上記の不飽和カルボン酸化合物Ｚｎ塩溶液（Ａ）と不飽和カルボン酸化合物Ｌｉ塩溶液（Ｂ）をモル比で７５対２５の比率で混合し、塗工液の溶液（Ｃ）を作製した。

＜ガスバリア性フィルムの作製＞
厚さ１００ミクロン（μｍ）の２軸延伸ポリエチレンナフタレート（帝人デュポン社製商品名；テオネックスＱ−６５）からなる基材の平滑面に、ウレタンアクリレート系ＵＶ硬化塗剤（新中村化学社製 商品名；ＵＡ−１００Ｈ）を酢酸エチルで希釈し、メイヤーバーを用いて１．２ｇ／ｍ²（固形分）になるようにコートし、１００℃、１５秒間乾燥した。その後、塗工面を上にしてステンレス板に固定し、ＵＶ照射装置（アイグラフィック社製 ＥＹＥ ＧＲＡＮＤＡＧＥ 型式ＥＣＳ ３０１Ｇ１）を用いて、ＵＶ強度：２５０ｍＷ／ｃｍ²、積算光量：１１７ｍＪ／ｃｍ²の条件で紫外線を照射してコート膜の重合を行いコートフィルムを得た。さらに、コートフィルムのコート面に、ＣａｔＣＶＤ法により厚さ７５ｎｍのＳｉＮ膜を形成させたフィルムを得た。この面にコロナ処理を施した後、溶液（Ｃ）を固形分で１．５ｇ／ｍ²になるようにスリットダイコーターを用いて塗布し、塗工面を上にしてステンレス板に固定し、ＵＶ照射装置（アイグラフィック社製 ＥＹＥ ＧＲＡＮＤＡＧＥ 型式ＥＣＳ ３０１Ｇ１）を用いて、ＵＶ強度：２５０ｍＷ／ｃｍ²、積算光量：１１７ｍＪ／ｃｍ²の条件で紫外線を照射してコート膜の重合を行いコートフィルムを得た。その後、２００℃のオーブン中で１時間加熱処理を行い、ガスバリア性フィルムを得た。
このガスバリア性フィルムが、本発明の封止された機能素子のガスバリア層を構成するものである。

＜ガスバリア性フィルムの乾燥＞
上記のようにして作製したガスバリア性フィルムを５０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、グローブボックス内のホットプレート上で１３０℃１時間乾燥を行った。

＜ヒートシール性フィルムの乾燥＞
本発明の封止された機能素子のヒートシール性熱可塑性樹脂層を構成するヒートシール性フィルムとして、ヒートシール性フィルム（三井化学東セロ社製ＨＭ−４０７Ｃ＃５０）を用い、それを５０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、バンドヒーターを巻いたガラス容器に入れて、容器を８０℃で加熱しながら真空ホンプで減圧し１時間真空加熱乾燥を行った。その後、容器を真空に保持したままグローブボックス内に入れ常圧に戻した。
[実施例１]

＜封止用積層フィルムの作製＞
乾燥させたガスバリア性フィルムを１９ｍｍ×１９ｍｍにカットし、中央に吸水材（ダイニック社製ＨＤ−０７、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ）の粘着面をバリア面に貼り付けた。その後、乾燥させたヒートシール性フィルムを１９ｍｍ×１９ｍｍにカットし、吸水材を貼り付けた面に重ね１２０℃のホットプレート上でハンドローラーを用いてガスバリア性フィルムとラミネートして、封止用積層フィルムを得た。

＜有機ＥＬの封止＞
上で作製した封止用積層フィルムを、有機ＥＬ素子が形成されたガラス基板 （基板サイズ：２４ｍｍ×２４ｍｍ 素子部：２ｍｍ×２ｍｍ４カ所、厚さ０．７ｍｍ）上に重ね１２０℃ホットプレート上でハンドローラーを用いてガラス基板とラミネートして封止サンプルを得た。
[実施例２]

＜封止用積層フィルムの作製＞
乾燥させたガスバリア性フィルムと乾燥させたヒートシール性フィルムを重ね、１２０℃のホットプレート上でハンドローラーを用いてラミネートした後、１９ｍｍ×１９ｍｍにカットし、その中央部に吸水層を形成する吸水材（ダイニック社製ＨＤ−０７、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ）を貼り付けて封止用積層フィルムを作製した。

＜有機ＥＬ素子と吸水層との間の充填層の形成＞
有機ＥＬ素子が形成されたガラス基板（基板サイズ：２４ｍｍ×２４ｍｍ 素子部：２ｍｍ×２ｍｍ４カ所、厚さ０．７ｍｍ）の素子部を覆うように紫外線硬化型エポキシ接着剤（ナガセケミテックス社製ＵＶレジンＸＮＲ５５７０）を塗布し充填層を形成した。この時の紫外線硬化条件は、照度１５０ｍＷ／ｃｍ²、積算光量１２０００ｍＪ／ｃｍ²とした。また、充填層の厚みは約３０μｍであった。

＜有機ＥＬの封止＞
上記のようにして作製した封止用積層フィルムを、上記のようにして作製した充填層を形成したガラス基板上に重ね１２０℃ホットプレート上でハンドローラーを用いてガラス基板とラミネートして封止された機能素子のサンプルを得た。

＜封止性能の評価＞
封止された有機ＥＬ素子を、６０℃９０％ＲＨに設定した低温恒温恒湿器（アドバンテック社製：ＴＨＮ−０５２ＰＢ）に入れ、各時間ごとにサンプルを取り出し、駆動条件１０ｍＡ／ｃｍ²として発光させてシュリンク幅を測定した。
測定結果を表１に示す。

表１から、本発明の封止された機能素子である実施例１，２の構成は、１６８０時間でのシュリンク幅が僅か１６μｍと小さく、空間の無い封止構造であると同時に良好な保存性が得られており、これによりパネルの薄肉化やフレキシブル化を達成することができる。

本発明の封止された液晶表示素子、有機ＥＬ等の素子、面状発光体、光ディバイス、太陽電池等の機能素子は、ヒートシールにより封止されており、薄型化が可能であり、長期間の使用ができる。

また、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）がこの順に積層されている封止用積層フィルム（Ｚ）を用いることにより、吸水層（Ｆ）の吸水剤と機能素子（Ｘ）が接することなく、隔離することができ、例えば、有機ＥＬに利用する場合、有機ＥＬの素子と吸水層が直接には接することがなく、有機ＥＬのダークスポットの発生を未然に防止することができ、長期間の使用が可能である。

Ｗ・・・基材層
Ｘ・・・機能素子層
Ｙ・・・充填層
Ｚ・・・封止用積層フィルム
Ｅ・・・ヒートシール性熱可塑性樹脂層
Ｆ・・・吸水層
Ｇ・・・ガスバリア層

Claims (6)

1. 基材層（Ｗ）、機能素子層（Ｘ）、封止用積層フィルム（Ｚ）を有する封止された機能素子であって、
   基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）のヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）が機能素子層（Ｘ）の周囲においてヒートシールにより密着一体化されており、
   前記封止用積層フィルム（Ｚ）が、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）、吸水層（Ｆ）、ガスバリア層（Ｇ）からなり、これらがこの順に積層されており、かつ、ヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）とガスバリア層（Ｇ）が、吸水層（Ｆ）の周囲において、直接接触していることを特徴とする封止された機能素子。
2. 前記機能素子層（Ｘ）の側面及び／または表面に充填層（Ｙ）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の封止された機能素子。
3. 前記基材層（Ｗ）がガラス基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の封止された機能素子。
4. 前記基材層（Ｗ）がガスバリア性フィルムからなる層であることを特徴とする請求項１または２に記載の封止された機能素子。
5. 前記基材層（Ｗ）と封止用積層フィルム（Ｚ）の周辺部ないし全面がヒートシール性熱可塑性樹脂層（Ｅ）のヒートシールにより密着一体化されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の封止された機能素子。
6. 前記ガスバリア性フィルムの層が、透明基材フィルム（Ｗａ）、無機薄膜層（Ｗｂ）を介して／または介することなく、不飽和カルボン酸および／またはその誘導体からなるポリマーを含む透明樹脂層（Ｗｃ）からなり、これらの層がこの順に積層されてなることを特徴とする請求項４に記載の封止された機能素子。

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