JP5621903B1

JP5621903B1 - 有機ｅｌ照明パネル用透明ガスバリヤーパウチフイルム

Info

Publication number: JP5621903B1
Application number: JP2013273841A
Authority: JP
Inventors: 宗國　英機; 英機宗國; 禮三阿部; 佐藤　正志; 正志佐藤
Original assignee: BESPACK CORP
Current assignee: BESPACK CORP
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015120325A

Abstract

【課題】有機ＥＬ照明基板を外部からの吸湿により発光輝度が低下する事を防止するための透明ガスバリヤーパウチフイルムを提供すること、更にパウチフイルムの光学特性として有機ＥＬ照明点灯時に著しく光取り出しを妨げない高屈折率の透明ガスバリヤーフイルムを提供する事。【解決手段】重合仕込み組成の重量％が塩化ビニリデン（ＶＤＣ）が９５％で、メチルアクリレート（ＭＡ）５％である塩化ビニリデン共重合樹脂をチューブ状で溶融製膜と二軸延伸してなる透明フイルム１とポリオレフィン系シーラン２とを積層したガスバリヤー性パウチフイルムとして利用する事で高透明、高屈折率のバリヤーフイルムを提供する事が出来る。【選択図】図１

Description

本発明は有機ＥＬ照明基板を外部からの吸湿により発光輝度が低下する事を防止するため、シーラント面同士を対向させて重ね合わせ、その周縁をヒートシールをして、内側の未シール部分に有機ＥＬ照明が収納できる透明ガスバリヤーパウチフイルムに関する。更にパウチフイルムの光学特性として、有機ＥＬ照明点灯時に著しく光取り出しを妨げない高屈折率の透明ガスバリヤーフイルムに関するものである。

有機ＥＬ照明は軽量、薄型、低消費電力、面発光体、自然な色合い、フレキシブル発光体（曲面照明）が可能という特徴を生かして多様な照明空間で使用され始めている。有機ＥＬは水分の侵入によるダークスポット等の発生を抑制するために、照明用基板には優れた水蒸気ガスバリヤーで封止された密閉構造が必要である。

有機ＥＬ用基板としては、透明性、ガスバリヤー性の観点から硝子基板が通常使用される。
しかし、近年小型の照明には硝子を使わずフレキシブルな曲面の発光が可能なプラスチック基板も使用され始めている。プラスチック基板は割れる心配がなく、軽量で、小型の有機ＥＬ曲面照明に使用される。しかし、プラスチックは硝子に比較してガスバリヤー性が劣る課題がある。従って、プラスチック基板を利用した有機ＥＬ照明は基板が収納できる透明ガスバリヤーパウチフイルムによって外部からの水蒸気の吸湿を防ぐ必要性がある。
一方、小型ガラス基板についても雰囲気の水蒸気濃度が低い方が好ましく、さらに外部からの衝撃によってガラスが割れた場合の飛散防止の役割もパウチフイルムが担う事ができる。プラスチック有機ＥＬ照明基板は水蒸気ガスの外からの侵入を可能な限り少なくできることが必要で、本ニーズは今後増大すると考えられる。有機ＥＬ照明基板用のパウチフイルムは低透湿性が要求され、高湿度条件下で透湿性が経時変化がない事が求められる。
封止性能としては、透湿度１．０ｇ／ｍ２２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）以下である事が望ましい。

従来技術

有機ＥＬ照明用基板のガス封止用パウチフイルムに直接言及した特許文献は見当たらないが、有機ＥＬデイスプレイ用のガス封止パウチフイルムについては特許文献１に示されている。表面（オモテ面）のプラスチックフイルムに無機酸化物蒸着したもので、裏面には金属箔を使用してガスバリヤー性を付与、さらにシーラントフイルムを積層してガスバリヤー性パウチフイルムとしている。しかしながら裏面に金属箔を使うため不透明であり、背面が透けて見えるシースルー型有機ＥＬ照明には使用できない。

透明性を維持した透明ガスバリヤーパウチフイルムとしては特許文献２に記載されている。
ＰＥＴフイルムの表面（オモテ）にフッ素樹脂コートを実施し、裏面に酸化ケイ素を蒸着したフイルムを使う事で透明ガスバリヤー性を持たせている。水蒸気バリヤー性（透湿度）は十分であるが、コーテイング、蒸着の加工が必要で、プロセスが複雑である事、またコーテイング塗り斑、酸化ケイ素膜の経時でのクラック（割れ）などの課題がある。

特許文献３は表面（オモテ）のＰＥＴフイルム表面にＫ−コート（ポリ塩化ビニリデンのコーテング）を実施してガスバリヤー性能をもたせ、裏面はＰＥＴフイルムにアルミ箔をドライラミネートしている。アルミ箔を使用する裏面の透明性が失われるのは特許文献１と同様である。表面（オモテ）の塩化ビニリデン（ＶＤＣ）は高い凝集エネルギーを有し、優れたガスバリヤー性を示す樹脂として食品保存用のラップ包装フイルムとして一般家庭で使われている。しかし、本ラップフイルムは引っ張り弾性率が高く、硬いため、光学用途には不向きである。

Ｋ−コートはポリ塩化ビニリデン樹脂をエマルジョン化して、支持体であるフイルム表面にコート（塗布）ができ、透明性を維持してガスバリヤー性が発現できる。一回の塗布での最大塗布厚は乾燥状態で２μｍ程度である。しかしながら有機ＥＬ基板用、封止フイルム要求する透湿度なみ１．０ｇ／ｍ２２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）を達成するためには少なくとも５層以上の厚塗が必要で生産性が課題でコストアップが大きく、現実的ではない。

特許第４８３９７３４特許第３６１４９１０特許第４６８２３９０特許第２７３３５９０

本発明の目的は有機ＥＬ照明基板を外部からの吸湿により発光輝度の低下防ぐ透明ガスバリヤーパウチフイルムを簡単に造る事である。さらにパウチフイルムの構成を簡単にするために、ガスバリヤー発現のためにコーテイング、蒸着、スパッタリングなどの表面加工を行わないこととした。
本発明が解決しようとする課題は湿度耐久性に優れる有機ＥＬ照明基板パウチ用に使う高バリヤーフイルムの特定と当該フイルムをーシーラントフイルムとドライラミネート（貼りあわせ）加工だけで、ヒートシール性と透明性を有する透明ガスバリヤーパウチフイルムを提供することである。

他方、有機ＥＬ照明パネル面と直接熱シールする場合、光取り出しロスを極力僅少にするためにパウチフイルムの高屈折率化が必要である。
本発明の目的は有機ＥＬ照明が収納できる高い水蒸気バリヤー性と有機ＥＬ光取り出しに配慮した高屈折率の透明ガスバリヤーパウチフイルムを提供する事にある。

高バリヤーフイルムの厚みが１５μｍの場合ガスバリヤー性の閾値を▲１▼透湿度で１．０ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）以下、▲２▼酸素透過度を２．０ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ（２３℃ｘ６５％ＲＨ）と設定して、経時的に、透湿性が変化しない透明ガスバリヤーパウチフイルムを提供する事である。

有機フイルム材料のガスバリヤー性の発現は高分子立体構造、自由体積、分子凝集力による影響が支配的である。特に立体構造が緻密になるほうがガスバリヤー性は高くなる。透明性を有し、水蒸気ガスバリヤー性が高いフイルムとしては塩化ビニリデン共重合樹脂（ＰＶＤＣ）、ポリグリコール酸樹脂（ＰＧＡ）、ナイロン１２（ＰＡ１２）等が挙げられる。
これらは優れた水蒸気ガスバリヤー性能を示すので食品包装用で使用されている。しかし、ＰＧＡは経年でのバリヤー性は加水分解よって影響を受ける事、またＰＡ１２もバリヤー性が湿度の変化によって影響を受けるので、耐用年数が長い有機ＥＬ照明用としては好ましくない。

ＰＶＤＣは塩化ビニリデン（ＶＤＣ）と塩化ビニル（ＶＣ）の共重合体であるがバリヤー性はＶＤＣの比率が多いほど分子立体構造が緻密で高いガスバリヤー性能が得られる。
しかし、ＶＤＣの熱可塑性付与を目的にＶＣを共重合させ溶融押出ができるためにはＶＤＣの比率は９０％以下となる。ＶＤＣの比率が９５％まで高めると９０％と比較して同じ厚みでは水蒸気ガスバリヤー性は約５倍、酸素ガスバリヤー性は約１０倍以上性能がアップする事が知られている。

有機ＥＬ照明陽極基板の透明導電膜の屈折率は一般的にＩＴＯ（ＩｎｄｕｉｍＴｉｎＱｘｉｄｅ）が使用される。ＩＴＯの屈折率は１．８〜１．９と高屈折率であるため、全反射を防ぐために陽極基板の屈折率を高いフイルムを使う事が光取り出し効率アップの観点から好ましい、しかし透明性を有し高屈折率の樹脂は非常に限られている。例えばＰＥＮフイルム（ポリエチレンナフタレート：屈折率：概ね１．７）の二軸延伸したもの使用が検討されている事が近年の報告されている。

ＰＥＮフイルムに次いで高透明で低吸湿、高屈折率のフイルムとしてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）等が実用的であり、屈折率は１．５〜１．６である。従ってガスバリヤーパウチフイルムについても上記フイルムの屈折率に近い１．５〜１．７近辺の屈折率が求められる。

本発明は上記課題を達成するために鋭意検討した結果、屈折率が１．６１で、ＶＤＣ比率を９５％以上に高めたＰＶＤＣ共重合透明フイルムに注目した。（特許文献４記載）ＶＤＣとの共重合相手をＶＣからメチルアクリレート（ＭＡ）に替えるとＭＡとの共重合させる事で分子内可塑効果によりＶＤＣ比率を高める事が可能であり、耐熱性も共重合相手がＶＣの場合と比較して高くなり、食品用途のみならず一般工業用途に使用できる。即ち、重合仕込み組成の重量％が塩化ビニリデン（ＶＤＣ）が９５％で、メチルアクリレート（ＭＡ）５％である塩化ビニリデン共重合樹脂をチューブ状で溶融製膜と二軸延伸してなる透明フイルムが水蒸気ガスバリヤー性が抜群に優れていることが分かる。特許文献４ではＶＤＣ／ＭＡ比が重合仕込み量で９６／４まで可能で、酸素バリヤー性も連動して優れているので、本ＰＶＤＣ共重合を有機ＥＬ照明基板用透明ガスバリヤーパウチフイルムに使用するに至った。

本ＶＤＣ／ＭＡ共重合フイルム（以下本フイルムという）の屈折率は１．６１であり、本用途の実用的屈折率範囲１．５〜１．７にあり好都合である。

本フイルムの照明カバー用途としての突き刺し性を高めるために、本フイルムとポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フイルムを積層して背面にシーラントを積層して３層構造となし、最外層にポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フイルムが本フイルムの保護用と機能できる。
ポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フイルムとする理由は屈折率が１．６２であり本フイルムの屈折率１．６１と極めて近い事による。

本発明の有機ＥＬ照明用基板用透明ガスバリヤーパウチフイルムは従来になく単純な構造で優れた水蒸気ガスバリヤー性を発揮できるのでプラスチック基板を使用した有機ＥＬ照明用と提供できることが出来きる。
本フイルムは表面（オモテ）裏面とも同一構成であり、シースルー型有機ＥＬ照明基板用透明ガスバリヤーパウチフイルムとしても提供できる効果も期待できる。

屈折率の効果は脱気が不充分な場合は効果が発現しない。有機ＥＬ照明パネル面と本パウチフイルム間が真空状態に近いことが望ましい。

パウチ化するために透明性ポリオレフィン系シーラントを積層している。シーラント面同士を対向させて重ね合わせ、その周縁をヒートシールをして、内側の未シール部分に有機ＥＬ照明が収納できる様にした。
本フイルムの厚みはバリヤー機能の発揮とシーラントフイルムとのドライラミネート加工に耐える１５μｍ〜５０μｍが好ましい。シーラントフイルムの厚みは４０μｍ〜８０μｍが好ましい。

以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はこれにより何ら限定を受けるものではない。

塩化ビニリデン共重合樹脂二軸延伸（旭化成ケミカルズ社製サランＵＢ屈折率：１．６１）厚み３８μｍとポリオレフィン系シーラント無延伸ポリプロピレン（フタムラ化学社製ＦＨＫ２屈折率：１．５０）厚み４０μｍの双方の積層表面にコロナ処理を実施し、ドライラミネート法で積層して透明ガスバリヤーパウチフイルムを製造した。この透明ガスバリヤーパウチフイルムの透湿度は０．４ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）であり、酸素透過度は０．７ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ（２３℃ｘ６５％ＲＨ）であった。この透明ガスバリヤーパウチフイルムの三方をヒートシールした袋の内側に画面サイズ５６．１ｍｍｘ５６．１ｍｍ，厚み４．６ｍｍの有機ＥＬ照明基板（ＭＣパイオニアＯＬＥＤライテイング（株）製ＯＬＥ−Ｄ０７０７Ｓ−Ｇ１．２Ｗ）を収納して、常温状態で１充分脱気し、１４０℃で２秒間で頭をヒートシールした。シール強度を１５ｍｍ幅で測定したが，シール強度が強く、フイルム破壊を起こした。有機ＥＬ照明の点灯状態を確認したところ透明性は極めて良好であった。明るさの指標としては照度計（ＩＳＯ−ＴＥＣＨ社ＩＬＭ１３３２Ａ）を使用して照明表面から２０ｃｍ離れた直角方向と４５度斜め地点の照度を測定した。測定結果は直角方向がパウチフイルムの無い場合で３１０ｌｕｘ、パウチフイルムに収納した場合で３００ｌｕｘであった。同様に４５度の場合は各々２２５ｌｕｘ、２０５ｌｕｘであった。

サランＵＢの厚みを１５μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして透明ガスバリヤーパウチフイルムを製造した。この透明ガスバリヤーパウチフイルムの透湿度は１．０ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）であり、酸素透過度は１．５ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ（２３℃ｘ６５％ＲＨ）であった。
有機ＥＬ照明の点灯状態を確認したところ透明性は極めて良好であった。直角方向でパウチフイルムに収納した場合の照度は３０５ｌｕｘであった。同様に４５度の場合は２１０ｌｕｘであった。

塩化ビニリデン共重合樹脂二軸延伸フイルム（旭化成ケミカルズ社製サランＵＢ）厚み３８μと厚み３８μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフイルム（帝人デユポンフイルム社製：Ｇ２）をドライラミネートし、更に塩化ビニリデン共重合フイルム面に実施例１に示すシーラントフイルムをドライラミネートをして３層構造とした。この３層透明ガスバリヤーパウチフイルムの透湿度は０．４ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）であり、酸素透過度は０．７ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ（２３℃ｘ６５％ＲＨ）であった。有機ＥＬ照明の点灯状態を確認したところ透明性は極めて良好であった。直角方向でパウチフイルムに収納した場合の照度は２９０ｌｕｘであった。同様に４５度の場合は２００ｌｕｘであった。

実施例１の有機ＥＬ照明基板の代わりに、シースルー型有機ＥＬデイスプレイ（ＴＤＫ社製ＵＥＬ４７６モバイルデイスプレイ用表示エリア：３６．０ｍｍｘ４７．９ｍｍ）を収納した。有機ＥＬの点灯状態での透明性は極めて良好であった。シースルー型の有機ＥＬ照明は未だ照明基板は一般的に入手できなかったので小型シースルー型有機ＥＬデイスプレイで代用した。

比較例１

２軸延伸ポリエチレンテレフタレート５０μ（帝人デユポンフイルム社製：Ｇ２）にエクストルージョン・ラミネート法で低密度ポリエチレン（日本ユニカー：ＮＣＵ８１７０）５０μを積層して、総厚み１００μのラミネートパウチフイルムを作成した。このフイルムの透湿度は２５ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）であり、酸素透過度は５０ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ（２３℃ｘ６５％ＲＨ）であった。

実施例、比較例に記載の測定方法を記載する。
（１）透湿度
ＪＩＳ−Ｚ０２０８（カップ法）に準拠して測定した。
温湿度条件：３８℃ｘ９０％ＲＨ単位：ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ
（２）酸素透過度
ＪＩＳ−Ｋ７１２６（モコン法）に準拠して測定した。
温湿度条件：２３℃ｘ６５％ＲＨ）単位：ｃｃ／ｍ２・２４Ｈｒｓａｔｍ
（３）屈折率
株式会社アタゴ製「アッベ屈折計ＮＡＲ−２Ｔ」測定波長：５５０ｎｍ（ナノメートル）で測定した。
（４）シール強度
ＪＩＳＺ０２３８に準拠して測定した。

有機ＥＬ照明が収納できる透明ガスバリヤーパウチフイルムに関する。
更にパウチフイルムの光学特性として、有機ＥＬ照明点灯時に著しく光取り出しを妨げない高屈折率の透明ガスバリヤーパウチフイルムに関する。

有機ＥＬ照明のなかでプラスチック照明基板照明の透明ガスバリヤーパウチフイルムとして効果的であり、外部電源によらず太陽電池によるモバイルがた有機ＥＬ照明、有機ＥＬデイスプレイに用いる事が出来る。

は，本透明ガスバリヤーフイルムの１実施例を示す、部分断面説明図である。

１．塩化ビニリデン共重合フイルム
２．シーラント
３．有機ＥＬ照明基板

Claims

屈折率が１．６以上で透湿度が１．０ｇ／ｍ２・２４Ｈｒｓ（３８℃ｘ９０％ＲＨ）以下の塩化ビニリデン共重合フイルムを二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフイルムとドライラミネート法で積層し、さらに無軸延伸ポリプロピレンフイルム（ＣＰＰ：ＣａｓｔＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＦｉｌｍ）をドライラミネートして塩化ビニリデン共重合フイルムを挟み込む３層構造となし、当該３層構造をなしたフイルム２枚を無軸延伸ポリプロピレンフイルムをシーラント面として対向させて重ね合わせ、充分に脱気し、その周縁をヒートシールをして、内側の未シール部分にシースルー型有機ＥＬ照明が収納できる透明ガスバリヤーパウチフイルム。
塩化ビニリデン共重合樹脂の厚みが１０μｍ〜４０μｍであり、透明系無軸延伸ポリプロピレンフイルムシーラント層の厚みが４０μｍ〜８０μｍである請求項１記載の透明ガスバリヤーパウチフイム。