KR101489551B1 - 성형체, 그 제조 방법, 전자 디바이스용 부재 및 전자 디바이스 - Google Patents

성형체, 그 제조 방법, 전자 디바이스용 부재 및 전자 디바이스 Download PDF

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Abstract

산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 구성되는 가스 배리어층을 갖는 성형체가 제공되며, 이 가스 배리어층은 표면으로부터 깊이 방향으로 층 중의 산소 원자 함유율 및 탄소 원자 함유율이 각각 점차 감소 및 점차 증가하는 영역을 가지고, 상기 영역은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 량에 대해 산소 원자 농도가 20 ∼ 55%, 탄소 원자 농도가 25 ∼ 70%, 규소 원자 농도가 5 ∼ 20%인 부분 영역, 및 산소 원자 농도가 1 ∼ 15%, 탄소 원자 농도가 72 ∼ 87%, 규소 원자 농도가 7 ∼ 18%인 부분 영역을 포함한다. 또한, 폴리실란 화합물 함유 층에 이온들을 주입함으로써 획득된 가스 배리어층을 갖는 성형체; 그 성형체의 제조 방법; 그 성형체를 포함하는 전자 디바이스용 부재; 및 전자 디바이스용 부재가 장착된 전자 디바이스가 제공된다. 이 성형체는 우수한 가스 배리어 특성, 내굽힘성, 밀착성, 및 표면 평활성을 가진다.

Description

성형체, 그 제조 방법, 전자 디바이스용 부재 및 전자 디바이스{MOLDED OBJECT, PROCESS FOR PRODUCING SAME, MEMBER FOR ELECTRONIC DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 성형체, 그 제조 방법, 그 성형체를 포함하는 전자 디바이스용 부재, 및 그 전자 디바이스용 부재를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다.
플라스틱 필름 등의 고분자 성형체는 저가이며 우수한 가공성을 나타낸다. 따라서, 이러한 고분자 성형체는 원하는 기능이 제공되고 다양한 분야에서 이용된다.
최근, 박형화, 경량화, 가요성 증가 등을 실현하기 위해서, 디스플레이 (예를 들어, 액정 디스플레이 및 전계발광 (EL) 디스플레이) 에 대해, 전극을 갖는 기판으로서 유리판 대신에 투명 플라스틱 필름을 사용하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 플라스틱 필름은 유리판에 비해 수증기, 산소 등을 용이하게 투과하게 하기 때문에, 디스플레이에 제공되는 소자를 열화시킬 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해서, 특허 문헌 1은 폴리에스테르 수지 필름 상에 가스 배리어 무기 화합물 박막이 적층되어 있는 가스 배리어 필름을 개시하고 있다.
하지만, 특허 문헌 1에 개시된 가스 배리어 필름은 하기의 문제점을 갖는다.
(i) 가스 배리어 필름의 가스 배리어성은 실제 애플리케이션에 만족스럽지 않다.
(ii) 불충분한 표면 평활성으로 인해 가스 배리어층 (무기 화합물 박막) 상에 형성된 층에 핀홀이 용이하게 형성되고, 핀홀이 형성되어 있는 영역에서 가스 배리어성이 상당히 감소할 수 있다.
(iii) 필름은 폴리에스테르 수지로 형성된 기재 필름 상에 증착법, 전자 빔법, 스퍼터링법 등에 의해 무기 화합물로 형성된 가스 배리어층을 적층함으로써 형성되기 때문에, 라미네이트 필름을 말거나 또는 폴딩하는 경우 가스 배리어층에서의 크랙의 발생에 의해 가스 배리어성이 저하될 수도 있다.
굽힘성 (bendability) 을 향상시키기 위해서 무기 필름 및 유기 필름을 교대로 적층시키는 방법이 제안되고 있다. 하지만, 이 방법은 공정의 복잡화, 밀착성의 저하, 재료 비용의 증가 등을 발생시킨다.
특허 문헌 1: JP-A-10-305542
본 발명은 상기 상황에 비추어 고려된다. 본 발명의 목적은 우수한 가스 배리어성, 우수한 굽힘성, 우수한 밀착성 및 우수한 표면 평활성을 나타내는 성형체, 그 제조 방법, 그 성형체를 포함하는 전자 디바이스용 부재, 및 전자 디바이스용 부재를 포함하는 전자 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해서 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 적어도 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 형성되는 가스 배리어층을 포함하는 성형체로서, 가스 배리어층이 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고, 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역 (A) 을 포함하고, 영역 (A) 는 특정 산소 원자 함유율, 특정 탄소 원자 함유율 및 특정 규소 원자 함유율을 갖는 적어도 2개의 부분 영역을 포함하는, 상기 성형체가 우수한 가스 배리어성, 우수한 굽힘성, 우수한 밀착성 및 우수한 표면 평활성을 나타낸다는 것을 알아냈다.
본 발명자들은 또한 상기 성형체가 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 성형물의, 그 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입함으로써 용이하고 효율적으로 형성될 수 있다는 것을 알아냈다. 이러한 지견이 본 발명의 완성을 이끌었다.
본 발명의 제 1 양태는 하기 성형체 ((1) ∼ (7) 참조) 를 제공한다.
(1) 적어도 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 형성되는 가스 배리어층을 포함하는 성형체로서, 가스 배리어층은 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역 (A) 을 포함하고, 영역 (A) 는 부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 를 포함하고, 부분 영역 (A1) 은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 20 ∼ 55%, 탄소 원자 함유율이 25 ∼ 70%, 규소 원자 함유율이 5 ∼ 20%이며, 그리고 부분 영역 (A2) 는 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 1 ∼ 15%, 탄소 원자 함유율이 72 ∼ 87%, 규소 원자 함유율이 7 ∼ 18%인, 성형체.
(2) 영역 (A) 는 폴리실란 화합물 함유층의 표층부에 형성되는, (1)에 의한 성형체.
(3) 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입함으로써 획득되는 가스 배리어층을 포함하는, 성형체.
(4) 폴리실란 화합물은 식 (1)로 나타낸 반복 단위를 포함하는, (2) 또는 (3)에 의한 성형체.
[화학식 1]
Figure 112011092026241-pct00001
식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 아릴기, 히드록실기, 알콕시기, 시클로알킬옥시기, 아릴옥시기, 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환 아미노기, 실릴기, 또는 할로겐 원자를 나타내고, 단 R1 및 R2는 각각 동일하거나 또는 상이할 수도 있다.
(5) 가스 배리어층은 폴리실란 화합물 함유층에 플라즈마 이온 주입법에 의해 이온들을 주입함으로써 획득되는, (3) 또는 (4)에 의한 성형체.
(6) 이온들은 수소, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤, 규소 화합물 및 탄화수소로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 일종의 가스를 이온화함으로써 획득되는, (3)에 의한 성형체.
(7) 온도 40℃ 및 상대습도 90% 에서의 수증기 투과율이 0.5g/㎡/day 미만인, (1) 또는 (3)에 의한 성형체.
본 발명의 제 2 양태는 하기 성형체의 제조 방법을 제공한다 ((8) 내지 (10) 참조).
(8) 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 성형물의, 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 단계를 포함하는, (3)에 의한 성형체의 제조 방법.
(9) 이온들은 수소, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤, 규소 화합물 및 탄화수소로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 일종의 가스를 이온화함으로써 획득되는, (8)에 의한 성형체의 제조 방법.
(10) 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 장척상의 성형물을 소정 방향으로 반송하면서, 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 단계를 포함하는, (8)에 의한 성형체의 제조 방법.
본 발명의 제 3 양태는 하기 전자 디바이스용 부재를 제공한다 ((11) 참조).
(11) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 의한 성형체를 포함하는, 전자 디바이스용 부재.
본 발명의 제 4 양태는 하기 전자 디바이스를 제공한다 ((12) 참조).
(12) (11)에 의한 전자 디바이스용 부재를 포함하는, 전자 디바이스.
본 발명의 제 1 양태에 의한 성형체는 우수한 가스 배리어성, 우수한 굽힘성, 우수한 표면 평활성, 및 높은 밀착성을 나타낸다. 따라서, 이 성형체는 가요성 디스플레이, 태양전지 등의 전자 디바이스용 부재 (예를 들어, 태양전지 백시트) 로서 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 의한 성형체의 제조 방법은 우수한 가스 배리어성을 나타내는 본 발명의 제 1 양태에 의한 성형체를 용이하고 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 면적의 증가가, 무기 필름을 성막하는 방법과 비교하여 저비용으로 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 의한 전자 디바이스용 부재는 우수한 가스 배리어성, 우수한 굽힘성 등을 나타내기 때문에, 전자 디바이스용 부재는 디스플레이 및 태양전지 등의 전자 디바이스에 적합하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 플라즈마 이온 주입 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 플라즈마 이온 주입 장치의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1의 성형체 1의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 2의 성형체 2의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 3의 성형체 3의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 4의 성형체 4의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 5의 성형체 5의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 6의 성형체 6의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 7의 성형체 7의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 8의 성형체 8의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
도 11은 비교예 2의 성형체 10의 가스 배리어층에서의 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 성형체, 성형체의 제조 방법, 전자 디바이스용 부재 및 전자 디바이스를 상세하게 설명한다.
1) 성형체
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는 적어도 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 형성되는 가스 배리어층을 포함하고, 가스 배리어층은 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역 (A) 을 포함하고, 영역 (A) 는 특정 산소 원자 함유율, 특정 탄소 원자 함유율, 및 특정 규소 원자 함유율을 갖는 적어도 2개의 부분 영역들을 포함한다.
이러한 가스 배리어층을 포함하는 성형체는 우수한 가스 배리어성, 우수한 굽힘성, 우수한 밀착성 및 우수한 표면 평활성을 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는 적어도 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 형성되는 가스 배리어층을 포함한다.
가스 배리어층은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함하는 재료로 형성되고, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역 (A) 을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "표면"은, 가스 배리어층이 성형체의 최표면을 형성하는 경우 가스 배리어층의 표면, 및 가스 배리어층과 가스 배리어층 상에 형성된 다른 층 사이의 경계를 포함한다.
가스 배리어층은 영역 (A) 만을 포함하거나, 또는 가스 배리어층의 일부 (바람직하게는 표층부) 로서 영역 (A) 를 포함할 수도 있다. 제조 용이성의 관점에서, 가스 배리어층이 가스 배리어층의 일부로서 영역 (A) 를 포함하는 것이 바람직하다.
영역 (A) 의 두께는 보통 5 ∼ 100 nm, 바람직하게는 10 ∼ 50 nm 이다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체에서, 영역 (A) 는 부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 를 포함하고, 부분 영역 (A1) 은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 20 ∼ 55%, 탄소 원자 함유율이 25 ∼ 70%, 규소 원자 함유율이 5 ∼ 20%이고, 부분 영역 (A2) 는 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 1 ∼ 15%, 탄소 원자 함유율이 72 ∼ 87%, 규소 원자 함유율이 7 ∼ 18%이다.
산소 원자 함유율, 탄소 원자 함유율 및 규소 원자 함유율은 실시예로 후술되는 방법에 의해 측정된다.
부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 을 포함하는 영역 (A) 를 포함하는 층 (가스 배리어층) 은 우수한 가스 배리어성을 나타낸다.
부분 영역 (A1) 은 영역 (A) 에서 최저 탄소 원자 함유율 및 최고 산소 원자 함유율을 가지며, 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 20 ∼ 55%, 탄소 원자 함유율이 25 ∼ 70%, 규소 원자 함유율이 5 ∼ 20%이다. 부분 영역 (A1) 은 보통 가스 배리어층의 표면에 배치된다. 영역 (A1) 의 두께는 보통 1 ∼ 10 nm 이다.
부분 영역 (A2) 는 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 1 ∼ 15%, 탄소 원자 함유율이 72 ∼ 87%, 규소 원자 함유율이 7 ∼ 18%이다. 부분 영역 (A2) 는 보통 부분 영역 (A1) 의 깊이 방향으로 부분 영역 (A1) 에 인접하여 배치된다.
부분 영역 (A2) 의 두께는 보통 5 ∼ 100 nm 이다.
영역 (A) 는 부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 를 포함한다. 영역 (A) 는 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 상기 범위 내에서 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 상기 범위 내에서 점차 증가하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체에 포함된 가스 배리어층은, 영역 (A) 가 표층부에 형성되어 있는 폴리실란 화합물 함유층일 수 있다. 보다 구체적으로, 가스 배리어층은 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입함으로써 획득되는 층 (이하, "주입층"이라고 하기도 함)(후술됨) 또는 폴리실란 화합물 함유층에 플라즈마 처리를 함으로써 획득되는 층일 수 있다.
영역 (A) 는, 폴리실란 화합물 함유층의 표층부에 형성되는 것이 바람직하고, 폴리실란 화합물 함유층의 표층부에 이온들을 주입함으로써 획득되는 층인 것이 보다 바람직하다.
폴리실란 화합물이 하기 식 (1)로 나타낸 구조 단위로부터 선택된 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입함으로써 획득된 가스 배리어층 (이하, "이온 주입층"이라고 하기도 함) 을 포함할 수도 있다.
본 발명과 관련하여 사용되는 폴리실란 화합물은 분자 내에 -Si-Si- 결합을 포함한 반복 단위를 포함하는 고분자 화합물이다. 폴리실란 화합물의 예는 하기 식 (1)로 나타낸 구조 단위로부터 선택된 적어도 하나의 반복 단위를 포함하는 화합물을 포함한다.
[화학식 2]
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식 중, R1 및 R2 는 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 아릴기, 히드록실기, 알콕시기, 시클로알킬옥시기, 아릴옥시기, 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환 아미노기, 실릴기, 또는 할로겐 원자를 나타내고, 단 R1 및 R2 는 각각 동일하거나 또는 상이할 수도 있다.
R1 및 R2 로 나타낸 알킬기의 예는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기 및 n-헥실기 등의 탄소 원자수 1 ∼ 10의 알킬기를 포함한다.
알케닐기의 예는 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 및 펜테닐기 등의 탄소 원자수 2 ∼ 10의 알케닐기를 포함한다.
시클로알킬기의 예는 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 및 시클로옥틸기 등의 탄소 원자수 3 ∼ 10의 시클로알킬기를 포함한다.
시클로알케닐기의 예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등의 탄소 원자수 4 ∼ 10의 시클로알케닐기를 포함한다.
아릴기의 예는 페닐기,α-나프틸기, 및 β-나프틸기 등의 탄소 원자수 6 ∼ 20의 아릴기를 포함한다.
알콕시기의 예는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, t-부톡시기, 및 펜틸옥시기 등의 탄소 원자수 1 ∼ 10의 알콕시기를 포함한다.
시클로알킬옥시기의 예는 시클로펜틸옥시기 및 시클로헥실옥시기 등의 탄소 원자수 3 ∼ 10의 시클로알킬옥시기를 포함한다.
아릴옥시기의 예는 페녹시기, 1-나프틸옥시기, 및 2-나프틸옥시기 등의 탄소 원자수 6 ∼ 20의 아릴옥시기를 포함한다.
아르알킬옥시기의 예는 벤질옥시기, 페네틸옥시기, 및 페닐프로필옥시기 등의 탄소 원자수 7 ∼ 20의 아르알킬옥시기를 포함한다.
치환 또는 비치환 아미노기의 예는 아미노기; 탄소 원자수 1 ∼ 10의 알킬기, 탄소 원자수 3 ∼ 10의 시클로알킬기, 아릴기, 아르알킬기, 아실기 등으로 치환된 N-모노-치환 또는 N,N-이치환 아미노기 등을 포함한다.
실릴기의 예는 실릴기, 디실라닐기, 및 트리실라닐기 등의 Si1 -10 실라닐기(바람직하게는 Si1 -6 실라닐기), 치환 실릴기 (예를 들어, 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기, 아르알킬기, 알콕시기 등으로 치환된 치환 실릴기) 등을 포함한다.
할로겐 원자의 예는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 포함한다.
R1 및 R2 가 알킬기 또는 알케닐기를 나타내는 경우, 알킬기는 임의의 위치에 치환기, 예컨대, 치환 또는 비치환 아릴기 (예를 들어, 페닐기 또는 4-메틸페닐기), 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기 또는 에톡시기), 아릴옥시기 (예를 들어, 페녹시기), 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자 또는 염소 원자), 니트로기, 또는 시아노기를 포함할 수 있다.
R1 및 R2 가 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 아릴기, 알콕시기, 시클로알킬옥시기, 아릴옥시기, 또는 아르알킬옥시기를 나타내는 경우, 이들 기는 임의의 위치에 치환기, 예컨대, 알킬기 (예를 들어, 메틸기 또는 에틸기); 치환 또는 비치환 아릴기 (예를 들어, 페닐기 또는 4-메틸페닐기), 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기 또는 에톡시기), 아릴옥시기 (예를 들어, 페녹시기), 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자 또는 염소 원자), 니트로기, 또는 시아노기를 포함할 수 있다.
R1 및 R2 가 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 히드록실기, 알콕시기, 아미노기 또는 실릴기를 나타내는, 식 (1)로 나타낸 반복 단위를 포함하는 폴리실란 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. R1 및 R2 가 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타내는, 식 (1)로 나타낸 반복 단위를 포함하는 폴리실란 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다. R1 및 R2 가 독립적으로 탄소 원자수 1 ∼ 4인 알킬기 또는 아릴기를 나타내는, 식 (1)로 나타낸 반복 단위를 포함하는 폴리실란 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
폴리실란 화합물의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 폴리실란 화합물은 비환상 폴리실란 (직쇄 폴리실란, 분지쇄 폴리실란, 또는 네트워크 폴리실란), 또는 환상 폴리실란 등의 호모폴리머 또는 코폴리머 (예를 들어, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 교호 공중합체, 또는 콤 (comb) 공중합체) 일 수 있다.
폴리실란 화합물이 비환상 폴리실란인 경우, 폴리실란 화합물의 말단기 (말단 치환기) 는 수소 원자, 할로겐 원자 (예를 들어, 염소 원자), 알킬기, 히드록실기, 알콕시기, 실릴기 등일 수 있다.
폴리실란 화합물의 구체적인 예는 호모폴리머, 예컨대, 폴리디메틸실란, 폴리(메틸프로필실란), 폴리(메틸부틸실란), 폴리(메틸펜틸실란), 폴리(디부틸실란), 및 폴리(디헥실실란) 등의 폴리디알킬실란, 폴리(디페닐실란) 등의 폴리디아릴실란, 폴리(메틸페닐실란) 등의 폴리(알킬아릴실란); 코폴리머, 예컨대, 디메틸실란-메틸헥실실란 공중합체 등의 디알킬실란과 다른 디알킬실란의 공중합체, 페닐실란-메틸페닐실란 공중합체 등의 아릴실란-알킬아릴실란 공중합체, 및 디메틸실란-메틸페닐실란 공중합체, 디메틸실란-페닐헥실실란 공중합체, 디메틸실란-메틸나프틸실란 공중합체, 및 메틸프로필실란-메틸페닐실란 공중합체 등의 디알킬실란-알킬아릴실란 공중합체; 등을 포함한다.
이들 폴리실란 화합물은 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
폴리실란 화합물의 상세는, R.D.Miller, J.Michl; Chemical Review, 제89권, 1359 페이지 (1989), N.Matsumoto; Japanese Journal of Physics, 제37권, 5425 페이지 (1998) 등에 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 폴리실란 화합물이 본 발명에 사용될 수 있다.
폴리실란 화합물의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게 300 ∼ 100,000, 보다 바람직하게 400 ∼ 50,000, 보다 더 바람직하게 500 ∼ 30,000이다.
다수의 폴리실란 화합물이 당업계에 공지되어 있으며, 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리실란 화합물은, 마그네슘을 환원제로서 이용하여 할로실란을 탈할로겐/중축합 처리하는 방법 ("마그네슘 환원법", 예를 들어, WO98/29476), 알칼리 금속의 존재하에서 할로실란을 탈할로겐/중축합 처리하는 방법 ("킵핑법", 예를 들어, J.Am.Chem.Soc., 110, 124 (1988), Macromolecules, 23, 3423 (1990)), 전극 환원에 의해 할로실란을 탈할로겐/중축합 처리하는 방법 (예를 들어, J.Chem.Soc., Chem.Commun., 1161 (1990), J.Chem.Soc., Chem.Commun.897 (1992)), 특정의 중합 금속 촉매의 존재하에서 히드로실란을 탈수소/축합 처리하는 방법 (예를 들어, JP-A-4-334551), 비페닐 등을 사용하여 가교된 디실렌을 음이온성 중합 처리하는 방법 (예를 들어, Macromolecules, 23, 4494 (1990)), 환상 실란을 개환 중합 처리하는 방법 등에 의해 제조될 수 있다.
폴리실란 화합물 함유층은, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한, 폴리실란 화합물 이외의 추가 성분을 포함할 수도 있다.
추가 성분의 예는 경화제, 다른 고분자, 노화 방지제, 광안정제, 난연제 등을 포함한다.
폴리실란 화합물 함유층 중의 폴리실란 화합물의 함유량은, 우수한 가스 배리어성을 나타내는 이온 주입층을 획득하는 관점으로부터, 50 중량% 이상인 것이 바람직하고, 70 중량% 이상인 것이 보다 바람직하다.
폴리실란 화합물 함유층은 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리실란 화합물 함유층은 적어도 일종의 폴리실란 화합물, 선택적인 성분, 용매 등을 포함하는 용액을 적절한 기재에 도포하고, 형성된 필름을 건조함으로써 형성될 수 있다.
스핀 코터, 나이프 코터, 그라비아 코터 등이 코터로서 사용될 수 있다.
형성된 성형체의 가스 배리어성을 향상시키기 위해서는 필름을 건조하는 경우 필름을 가열하는 것이 바람직하다. 이 경우, 필름은 80 ∼ 150℃에서 수십초 ∼ 수십분 동안 가열한다.
폴리실란 화합물 함유층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 보통 20 ∼ 1000 nm, 바람직하게 30 ∼ 500 nm, 보다 바람직하게 40 ∼ 200 nm 이다.
본 발명에 따라서, 폴리실란 화합물 함유층의 두께가 나노미터 오더인 경우에도, 충분한 가스 배리어성을 나타내는 성형체가 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서 성형체에 포함된 이온 주입층은, 이온 주입층이 적어도 일종의 폴리실란 화합물을 포함하고 이온들이 이온 주입되는 층인 한, 특별히 한정되지 않는다.
이온 주입층은 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입함으로써 획득된다.
주입량은 형성된 성형체의 애플리케이션 (용도)(예를 들어, 애플리케이션에 요구되는 가스 배리어성 및 굽힘성) 등에 의존하여 적절히 결정될 수 있다.
폴리실란 화합물 함유층에 주입된 이온들의 예는, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 또는 크세논 등의 희가스의 이온들; 탄화불소, 수소, 질소, 산소, 이산화탄소, 염소, 불소, 황 등의 이온들;
메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 또는 헥산 등의 알칸 가스의 이온들; 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 또는 펜텐 등의 알켄 가스의 이온들; 펜타디엔 또는 부타디엔 등의 알카디엔 가스의 이온들; 아세틸렌 또는 메틸아세틸렌 등의 알킨 가스의 이온들; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 인덴, 나프탈렌, 또는 페난트렌 등의 방향족 탄화수소 가스의 이온들; 시클로프로판 또는 시클로헥산 등의 시클로알칸 가스의 이온들; 시클로펜텐 또는 시클로헥센 등의 시클로알켄 가스의 이온들 (즉, 탄화수소의 이온들);
금, 은, 동, 백금, 니켈, 팔라듐, 크롬, 티탄, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈, 텅스텐, 또는 알루미늄 등의 금속의 이온들;
실란 (SiH4) 또는 유기 규소 화합물 등의 규소 화합물의 이온들; 등을 포함한다.
유기 규소 화합물의 예는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 및 테트라-t-부톡시실란 등의 테트라알콕시실란;
디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 및 (3,3,3-트리플루오로프로필)트리메톡시실란 등의 치환 또는 비치환 알킬알콕시실란;
디페닐디메톡시실란 및 페닐트리에톡시실란 등의 아릴알콕시실란;
헥사메틸디실록산 (HMDSO) 등의 디실록산;
비스(디메틸아미노)디메틸실란, 비스(디메틸아미노)메틸비닐실란, 비스(에틸아미노)디메틸실란, 디에틸아미노트리메틸실란, 디메틸아미노디메틸실란, 테트라키스디메틸아미노실란, 및 트리스(디메틸아미노)실란 등의 아미노실란;
헥사메틸디실라잔, 헥사메틸시클로트리실라잔, 헵타메틸디실라잔, 노나메틸트리실라잔, 옥타메틸시클로테트라실라잔, 및 테트라메틸디실라잔 등의 실라잔;
테트라이소시아나토실란 등의 이소시아나토실란;
트리에톡시플루오로실란 등의 할로게노실란;
디알릴디메틸실란 및 알릴트리메틸실란 등의 알케닐실란;
디-t-부틸실란, 1,3-디실라부탄, 비스(트리메틸실릴)메탄, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, 트리스(트리메틸실릴)메탄, 트리스(트리메틸실릴)실란, 및 벤질트리메틸실란 등의 치환 또는 비치환 알킬실란;
비스(트리메틸실릴)아세틸렌, 트리메틸실릴아세틸렌, 및 1-(트리메틸실릴)-1-프로핀 등의 실릴알킨;
1,4-비스트리메틸실릴-1,3-부타디인 및 시클로펜타디에닐트리메틸실란 등의 실릴알켄;
페닐디메틸실란 및 페닐트리메틸실란 등의 아릴알킬실란;
프로파르길트리메틸실란 등의 알키닐알킬실란;
비닐트리메틸실란 등의 알케닐알킬실란;
헥사메틸디실란 등의 디실란;
옥타메틸시클로테트라실록산, 테트라메틸시클로테트라실록산, 및 헥사메틸시클로테트라실록산 등의 실록산;
N,O-비스(트리메틸실릴)아세트아미드;
비스(트리메틸실릴)카르보디이미드; 등을 포함한다.
상기 이온들은 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
이들 중에서, 주입의 용이성 및 우수한 가스 배리어성 및 우수한 굽힘성을 나타내는 이온 주입층을 형성하는 능력에 의해서, 수소, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤, 규소 화합물 및 탄화수소의 이온들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 일종의 이온이 바람직하고, 수소, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 및 크립톤으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 일종의 이온이 보다 바람직하다.
이온 주입 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리실란 화합물 함유층을 형성하고, 그리고 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 것을 포함하는 방법을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 전계에 의해 가속화된 이온들 (이온 빔) 을 가하거나, 플라즈마에 존재하는 이온들을 주입하는 것 (플라즈마 이온 주입법) 등에 의해 이온들이 주입될 수 있다. 가스 배리어성을 나타내는 성형체가 용이하고 효율적으로 획득될 수 있기 때문에, 플라즈마 이온 주입법을 이용하는 것이 바람직하다.
플라즈마 이온 주입법은, 예를 들어, 이온 주입층을 형성하기 위해서, 플라즈마 생성 가스를 포함하는 분위기에서 플라즈마를 발생시키고, 폴리실란 화합물 함유층에 부의 고전압 펄스를 인가하는 것에 의해 플라즈마 중의 이온들 (양이온들) 을 폴리실란 화합물 함유층에 주입함으로써 구현된다.
이온 주입층의 두께는 주입 조건 (예를 들어, 이온의 종류, 인가 전압, 및 주입 시간) 에 의존하여 제어될 수 있고, 폴리실란 화합물 함유층의 두께, 성형체의 의도된 애플리케이션 등에 의존하여 결정될 수도 있다. 이온 주입층의 두께는 보통 10 ∼ 1000 nm 이다.
이온 주입층이 형성되었는지의 여부는, X선 광전자 분광법 (XPS) 에 의해 층의 표면으로부터 약 10 nm 까지의 깊이를 가지는 영역에서 원소 분석을 수행함으로써 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 성형체는 필름 형상, 시트 형상, 직육면체 형상, 다각형 프리즘 형상, 관 형상 등일 수 있다. 성형체를 (후술되는) 전자 디바이스용 부재로서 사용하는 경우, 성형체는 필름 형상 또는 시트 형상인 것이 바람직하다. 필름의 두께는 전자 디바이스의 소망하는 애플리케이션에 의존하여 적절하게 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는, 가스 배리어층만을 포함할 수 있거나, 또는 가스 배리어층 이외의 다른 부가층을 포함할 수도 있다. 부가층은 단일층일 수 있거나, 또는 동종 또는 이종의 복수층을 포함할 수도 있다.
부가층의 예는 폴리실란 화합물 이외의 재료로 형성되는 기재, 무기 박막층, 도전체층, 충격 흡수층, 프라이머층 등을 포함한다.
기재용 재료는 성형체의 애플리케이션이 방해되지 않는 한 특별히 한정되지 않는다. 기재용 재료의 예는, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리페닐렌 술피드, 폴리아릴레이트, 아크릴 수지, 시클로올레핀 폴리머, 방향족 폴리머 등을 포함한다.
이들 중에서, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 시클로올레핀 폴리머가 범용성으로 인해 바람직하다. 폴리에스테르를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
폴리에스테르의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리아릴레이트 등을 포함한다.
폴리아미드의 예는 전방향족 폴리아미드, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 코폴리머 등을 포함한다.
시클로올레핀 폴리머의 예는 노르보르넨 폴리머, 단환 올레핀 폴리머, 환상 공액 디엔 폴리머, 비닐 지환식 탄화수소 폴리머, 및 이들의 수소화물을 포함한다. 시클로올레핀 폴리머의 구체적인 예는 APEL (Mitsui Chemicals Inc. 에 의해 제조된 에틸렌-시클로올레핀 코폴리머), ARTON (JSR Corporation 에 의해 제조된 노르보르넨 폴리머), ZEONOR (Zeon Corporation 에 의해 제조된 노르보르넨 폴리머) 등을 포함한다.
기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 보통 5 ∼ 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ∼ 300 ㎛이다.
무기 박막층은 일 종 이상의 무기 화합물을 포함한다. 무기 화합물의 예는 진공하에서 성막될 수 있고 가스 배리어성을 나타낼 수 있는 무기 화합물을 포함하고, 예컨대, 무기 산화물, 무기 질화물, 무기 탄화물, 무기 황화물, 및 그 복합체 (예를 들어, 무기 산화질화물, 무기 산화탄화물, 무기 탄화질화물, 및 무기 산화탄화질화물) 를 포함한다.
무기 박막층의 두께는 보통 10 ∼ 1000 nm, 바람직하게는 20 ∼ 500 nm, 보다 바람직하게는 20 ∼ 100 nm 이다.
도전체층에 사용되는 재료의 예는 금속, 합금, 금속 산화물, 전기 전도성 화합물, 그 혼합물 등을 포함한다. 도전체층에 사용되는 재료의 구체적인 예는 반도전성 금속 산화물, 예컨대, 안티몬 도핑된 산화 주석 (ATO); 불소 도핑된 산화 주석 (FTO); 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석 (ITO), 및 산화 인듐 아연 (IZO); 금속, 예컨대, 금, 은, 크롬, 및 니켈; 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물; 요오드화 구리 및 황화 구리 등의 무기 도전성 물질; 폴리아닐린, 폴리티오펜, 및 폴리피롤 등과 같은 유기 도전성 재료 등을 포함한다.
도전체층은 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 증착, 스퍼터링, 이온 도금, 열 CVD, 플라즈마 CVD 등에 의해 형성될 수 있다.
도전체층의 두께는 용도 등에 의존하여 적절히 선택될 수 있다. 도전체층의 두께는 보통 10 nm ∼ 50 ㎛, 바람직하게는 20 nm ∼ 20 ㎛ 이다.
충격 흡수층은 무기 박막층에 충격이 가해지는 경우 크랙의 발생을 방지한다. 충격 흡수층에 사용되는 재료는 특별히 한정되지 않는다. 충격 흡수층에 사용되는 재료의 예는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 올레핀 수지, 고무 재료 등을 포함한다.
점착제, 코팅제, 봉지제 등으로서 시판되는 제품이 또한 충격 흡수층용 재료로서 사용될 수도 있다. 점착제 (예를 들어, 아크릴 점착제, 실리콘 점착제, 또는 고무 점착제) 를 사용하는 것이 바람직하다.
충격 흡수층은 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 충격 흡수층은 폴리실란 화합물 함유층 형성의 경우에서와 동일한 방식으로, 충격 흡수층용 재료 (예를 들어, 점착제) 및 선택적 성분 (예를 들어, 용매) 을 포함하는 용액을 충격 흡수층이 형성되어야 할 층에 도포하고, 형성된 필름을 건조하고, 그리고 선택적으로 건조된 필름을 가열함으로써 형성될 수 있다.
대안으로, 충격 흡수층은 이형 기재 상에 형성되고, 충격 흡수층이 형성되어야 할 층에 전사될 수도 있다.
충격 흡수층의 두께는 보통 1 ∼ 100 ㎛, 바람직하게는 5 ∼ 50 ㎛이다.
프라이머층은 기재 및 가스 배리어층 사이의 층간 밀착성을 개선한다. 우수한 층간 밀착성 및 표면 평활성을 나타내는 성형체는 프라이머층을 제공함으로써 획득될 수 있다.
프라이머층을 형성하기 위해서 임의의 재료가 사용될 수 있다. 프라이머층을 형성하기 위해서 사용될 수 있는 재료의 예는 규소 함유 화합물; 광중합성 모노머 및/또는 광중합성 프레폴리머로 형성되는 광중합성 화합물, 및 적어도 가시광에 의해 라디칼을 발생시키는 개시제를 포함하는 광중합성 조성물; 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 (특히, 폴리아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등과 이소시아네이트 화합물을 포함하는 2성분 경화성 수지), 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 염화 비닐/초산비닐 공중합체, 폴리비닐 부티랄 수지, 및 니트로셀룰로오스 수지 등의 수지; 알킬 티타네이트; 에틸렌이민 등을 포함한다. 이들 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
프라이머층은 프라이머층을 형성하기 위해 사용되는 재료를 적절한 용매에 용해 또는 분산시켜 프라이머층 형성용 용액을 조제하고, 프라이머층 형성용 용액을 기재의 일 측면 또는 양 측면에 도포하고, 형성된 필름을 건조하고, 그리고 선택적으로 건조된 필름을 가열함으로써 형성될 수 있다.
프라이머층 형성용 용액은 습식 방법에 의해 기재에 도포될 수도 있다. 습식 코팅 방법의 예는 딥핑법, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 나이프 코팅, 에어 나이프 코팅, 롤 나이프 코팅, 다이 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 그라비아 오프셋법 등을 포함한다.
프라이머층 형성용 용액을 사용하여 형성된 필름은 열풍 건조, 열롤 건조, 적외선 조사 등에 의해 건조될 수 있다. 프라이머층의 두께는 보통 10 ∼ 1000 nm 이다.
(후술되는) 이온 주입 타켓 층에 이온들을 주입하는 경우에서와 동일한 방식으로 이온들을 프라이머층에 주입할 수도 있다. 보다 우수한 가스 배리어성을 나타내는 성형체가 이온들을 프라이머층에 주입함으로써 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체가 부가층을 포함하는 라미네이트인 경우, 가스 배리어층은 임의의 위치에 배치될 수 있다. 가스 배리어층의 수는 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는 우수한 가스 배리어성을 나타낸다. 성형체가 필름 형상 또는 시트 형상 (이하, "필름 형상"이라고도 함) 을 갖는 경우, 성형체가 우수한 굽힘성을 나타내고, 성형체가 폴딩되는 경우에도 가스 배리어성을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체가 우수한 가스 배리어성을 나타내는데, 그 이유는 그 성형체가 낮은 가스 (예를 들어, 수증기) 투과율을 가지기 때문이다. 온도 40℃ 및 상대습도 90% 에서의 성형체의 수증기 투과율은 보통 0.50g/㎡/day 미만이며, 바람직하게는 0.35g/㎡/day 이하이다.
성형체의 가스 (예를 들어, 수증기) 투과율은 공지된 가스 투과율 측정 장치를 사용하여 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체가 우수한 굽힘성을 나타내고, 성형체가 폴딩되는 경우에도 가스 배리어성을 유지하는지의 여부는, 필름 형상의 성형체를 폴딩하고, 필름 형상의 성형체에 압력을 가하고, 그리고 수증기 투과율이 성형체의 폴딩 이후 큰 정도로 감소되는지의 여부를 결정함으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의한 필름 형상 성형체는, 성형체가 폴딩된 경우에도, 동일한 두께를 갖는 무기 필름과 비교하여 가스 배리어성을 유지한다는 점에서 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체는 또한 우수한 표면 평활성을 나타낸다. 본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체가 우수한 표면 평활성을 나타내는지의 여부는, 원자간력 현미경 (AFM) 을 사용하여 성형체의 표면 거칠기 Ra (nm)(측정 영역: 1×1 ㎛) 를 측정함으로써 결정될 수 있다. 성형체의 표면 거칠기 Ra (측정 영역: 1×1 ㎛) 는 0.45 nm 이하인 것이 바람직하고, 0.40 nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
2) 성형체의 제조 방법
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체의 제조 방법은, 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 성형물의, 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체의 제조 방법에서는, 수소, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤, 규소 화합물 및 탄화수소로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 일종의 가스를 이온화함으로써 이온들이 획득되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체의 제조 방법은 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 장척상의 성형물을 소정 방향으로 반송하면서, 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
이 방법에 의하면, 예를 들어, 공급 롤에 권취된 장척상의 성형물을 소정 방향으로 반송하면서 그 성형물에 이온들을 주입할 수 있고, 이후 권취 롤에 권취할 수 있다. 따라서, 이온 주입된 성형체를 연속적으로 제조할 수 있다.
장척상의 성형물은 필름의 형상이다. 성형물은 폴리실란 화합물 함유층만을 포함할 수 있거나, 또는 폴리실란 화합물 함유층 이외에 다른 부가층을 포함할 수도 있다. 부가층의 예는 폴리실란 화합물 이외에 다른 재료로 형성된 상기 기재 등을 포함한다.
성형물의 두께는 권취/권출 및 공급의 조작성 관점에서, 1 ∼ 500 ㎛ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 300 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
이온들은 임의의 방법에 의해 폴리실란 화합물 함유층에 주입될 수 있다. 플라즈마 이온 주입법에 의해 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 이온 주입층을 형성하는 것이 바람직하다.
플라즈마 이온 주입법은, 플라즈마에 노출된 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 성형물에 부의 고전압 펄스를 인가하는 것에 의해, 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 주입하는 것을 포함한다.
플라즈마 이온 주입법으로서, (A) 외부 전계를 이용함으로써 발생된 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 주입하는 방법, 또는 (B) 폴리실란 화합물 함유층에 외부 전계 없이 부의 고전압 펄스를 인가함으로써 생성된 전계만에 의해 생성된 플라즈마 중에 존재하는 이온들을, 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 주입하는 방법을 적용하는 것이 바람직하다.
방법 (A) 를 적용하는 경우, 이온 주입 압력 (플라즈마 이온 주입 압력) 을 0.01 ∼ 1 Pa로 설정하는 것이 바람직하다. 플라즈마 이온 주입 압력이 상기 범위 내인 경우, 균일한 이온 주입층이 간편하고 효율적으로 형성될 수 있다. 이것은, 굽힘성 및 가스 배리어성을 나타내는 이온 주입층을 효율적으로 형성할 수 있게 한다.
방법 (B) 는, 감압도를 증가시킬 필요가 없고, 용이한 조작을 허용하며, 그리고 프로세싱 시간을 상당히 단축시킨다. 또한, 전체 폴리실란 화합물 함유층이 균일하게 프로세싱될 수 있고, 부의 고전압 펄스를 인가하는 경우 플라즈마 중에 존재하는 이온들이 고에너지로 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 연속적으로 주입될 수 있다. 방법 (B) 는 또한, 고주파수 전원 (예를 들어, 무선 주파수 (RF) 전원 또는 마이크로파 전원) 과 같은 특별한 수단을 요구하지 않고, 부의 고전압 펄스를 폴리실란 화합물 함유층에 인가하는 것만으로, 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 이온 주입층을 균일하게 형성할 수 있다는 점에서 이점을 가진다.
방법 (A) 또는 (B)를 적용하는 경우, 부의 고전압 펄스를 인가할 때 (즉, 이온 주입 동안) 의 펄스 폭은 1 ∼ 15μs 인 것이 바람직하다. 펄스 폭이 상기 범위 내에 있는 경우, 균일한 이온 주입층이 보다 간편하고 효율적으로 형성될 수 있다.
플라즈마를 생성할 때 인가되는 전압은, 바람직하게는 -1 ∼ -50 kV, 보다 바람직하게는 -1 ∼ -30 kV, 특히 바람직하게는 -5 ∼ -20 kV이다. 인가 전압이 -1 kV보다 큰 경우에는, 주입량이 불충분하여, 소망하는 성능을 획득할 수 없다. 인가 전압이 -50 kV 보다 작은 경우에는, 성형체가 이온 주입 동안 대전될 수 있거나 또는 성형체가 착색될 수 있어, 바람직하지 않다.
플라즈마 주입되는 이온 종들의 예는 상기 언급된 주입 타켓 이온들을 포함한다.
플라즈마 중에 존재하는 이온들을 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 주입하는 경우 플라즈마 이온 주입 장치가 사용된다.
플라즈마 이온 주입 장치의 구체적인 예는 (α) 부의 고전압 펄스를 이온 주입 타겟층에 인가하는 피드-쓰루 (feed-through) 에 고주파 전력을 중첩시킴으로써, 폴리실란 화합물 함유층 (이하, "이온 주입 타겟층"이라 하기도 함) 으로 하여금, 플라즈마에 의해 균일하게 둘러싸이도록 하여, 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 유인, 주입, 충돌, 및 퇴적시키는 장치 (JP-A-2001-26887), (β) 챔버에 안테나를 포함하는 장치로서, 고주파 전력이 인가되어 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마가 이온 주입 타겟층 둘레의 영역에 도달한 이후 정 및 부의 펄스들이 이온 주입 타겟층에 교대로 인가되어, 그 결과 정의 펄스에 의해 플라즈마 중에 존재하는 전자들로 하여금 유인 및 충돌되게 함으로써 이온 주입 타겟층을 가열시키고, 펄스 팩터를 제어함으로써 온도를 제어하면서 부의 펄스를 인가하는 것에 의해서, 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 유인 및 주입시키는 장치 (JP-A-2001-156013), (γ) 마이크로파 고주파 전원 등의 고주파 전원을 이용한 외부 전계를 이용해 플라즈마를 발생시키고, 고전압 펄스를 인가함으로써 플라즈마 중에 존재하는 이온들로 하여금 유인 및 주입되게 하는 플라즈마 이온 주입 장치, (δ) 외부 전계를 이용하지 않고 고전압 펄스를 인가함으로써 생성된 전계에 의해 발생된 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 주입하는 플라즈마 이온 주입 장치를 포함한다.
플라즈마 이온 주입 장치 (γ) 또는 (δ) 가 간편한 조작을 허용하고, 프로세싱 시간을 상당히 단축시키고, 그리고 연속적으로 사용될 수 있기 때문에, 플라즈마 이온 주입 장치 (γ) 또는 (δ) 를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 플라즈마 이온 주입 장치 (γ) 또는 (δ)를 사용하는 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 플라즈마 이온 주입 장치 (γ) 를 포함하는 연속적 플라즈마 이온 주입 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1(a)에서, 도면 부호 1a는 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 장척상의 필름 형상의 성형물 (이하, "필름"이라 하기도 함) 을 나타내고, 도면 부호 11a는 챔버를 나타내고, 도면 부호 20a는 터보-분자 펌프를 나타내고, 도면 부호 3a는 이온 주입 전에 필름 (1a) 이 권취되는 공급 롤을 나타내고, 도면 부호 5a는 이온 주입된 필름 (성형체)(1b) 이 권취되는 권취 롤을 나타내고, 도면 부호 2a는 고전압 인가 로터리 캔을 나타내고, 도면 부호 6a는 구동 롤을 나타내고, 도면 부호 10a는 가스 도입구를 나타내고, 도면 부호 7a는 고전압 펄스 전원을 나타내며, 그리고 도면 부호 4는 플라즈마 방전 전극 (외부 전계) 을 나타낸다. 도 1(b)는 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 을 나타내는 사시도이며, 여기서 도면 부호 15는 고전압 인가 단자 (피드-쓰루) 를 나타낸다.
폴리실란 화합물 함유층을 표면에 포함하는 장척상의 필름 (1a) 은, 폴리실란 화합물 함유층이 기재 (또는 부가층) 상에 형성되어 있는 필름이다.
도 1에 나타낸 연속적 플라즈마 이온 주입 장치에서, 필름 (1a) 은 챔버 (11a) 내측에서 화살표 방향 X로 공급 롤 (3a) 로부터 반송되고, 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 를 통과하며, 그리고 권취 롤 (5a) 에 권취된다. 필름 (1a) 은 임의의 방법에 의해 권취 및 공급 (운반) 될 수 있다. 일 실시형태에서, 필름 (1a) 은 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 을 일정한 속도로 회전시킴으로써 공급 (운반) 된다. 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 은, 고전압 인가 단자 (15) 의 중심축 (13) 을 모터를 사용하여 회전시킴으로써 회전된다.
고전압 인가 단자 (15), 필름 (1a) 과 접촉하게 되는 구동 롤 (6a) 등은 절연체로 형성된다. 예를 들어, 고전압 인가 단자 (15), 구동 롤 (6a) 등은 알루미나의 표면을 수지 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌) 로 코팅함으로써 형성된다. 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 은 도전체 (예를 들어, 스테인리스 스틸) 로 형성된다.
필름 (1a) 의 반송 속도는 적절히 설정될 수 있다. 필름 (1a) 의 반송 속도는, 필름 (1a) 이 공급 롤 (3a) 로부터 반송되어 권취 롤 (5a) 에 권취되는 때 소망하는 이온 주입층이 형성되도록, 이온들이 필름 (1a) 의 표면 (폴리실란 화합물 함유층) 에 주입되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 필름 권취 속도 (공급 속도) 는 인가 전압, 장치 크기 등에 의존하여 결정되지만, 보통 0.1 ∼ 3 m/min, 바람직하게 0.2 ∼ 2.5 m/min 이다.
챔버 (11a) 내측의 압력은 로터리 펌프에 접속된 오일 확산 펌프 (20a) 를 사용하여 챔버 (11a) 로부터 공기를 배기함으로써 감소된다. 감압도는 보통 1×10-2 Pa 이하이고, 바람직하게는 1×10-3 Pa 이하이다.
이온 주입 가스 (예를 들어, 질소) 는 이후 가스 도입구 (10a) 를 통해 챔버 (11a) 로 도입되어, 챔버 (11a) 가 감압하에서 이온 주입 가스로 채워진다. 이온 주입 가스는 또한 플라즈마 생성 가스의 역할도 하는 것임에 유의한다.
플라즈마는 이후 플라즈마 방전 전극 (4)(외부 전계) 을 사용하여 발생된다. 플라즈마는 고주파 전원 (예를 들어, RF 전원 또는 마이크로파 전원) 을 사용하는 공지된 방법에 의해 발생될 수 있다.
부의 고전압 펄스 (9a) 가 고전압 인가 단자 (15) 를 통해 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 에 접속된 고전압 펄스 전원 (7a) 으로부터 인가된다. 부의 고전압 펄스가 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 에 인가되는 경우, 플라즈마 중에 존재하는 이온들이 유인되고, 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 주위의 필름의 표면에 주입되어 (도 1(a)의 화살표 Y), 필름 형상의 성형체 (1b) 가 획득된다.
이온 주입 동안의 압력 (즉, 챔버 (11a) 내측의 플라즈마 가스의 압력) 은 0.01 ∼ 1 Pa인 것이 바람직하다. 이온 주입 동안의 펄스 폭은, 1 ∼ 15μsec인 것이 바람직하다. 고전압 인가 로터리 캔 (2a) 에 부의 고전압을 인가하는 경우 인가되는 전압은 -1 ∼ -50 kV 인 것이 바람직하다.
이하, 도 2에 나타낸 연속적 플라즈마 이온 주입 장치를 사용하고, 폴리실란 화합물 함유층을 그 표면에 포함하는 필름의 폴리실란 화합물 함유층에 이온들을 주입하는 방법을 설명한다.
도 2에 나타낸 장치는 (δ)에 기재된 플라즈마 이온 주입 장치를 포함한다. 플라즈마 이온 주입 장치는 외부 전계 (즉, 도 1에 도시된 플라즈마 방전 전극 (4)) 를 사용하지 않고 고전압 펄스에 의한 외부 전계만을 인가함으로써 플라즈마를 발생시킨다.
도 2에 도시된 연속적 플라즈마 이온 주입 장치에서, 필름 (1c)(필름 형상의 성형체) 은, 고전압 인가 회전 캔 (2b) 을 회전시킴으로써 도 2 에 도시된 화살표 방향 X 로 공급되고, 권취롤 (5b) 에 권취된다.
도 2에 도시된 연속적 플라즈마 이온 주입 장치는 후술하는 바와 같이 필름의 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 이온들을 주입한다.
도 1에 도시된 플라즈마 이온 주입 장치와 동일한 방식으로 필름 (1c) 이 챔버 (11b) 내에 배치된다. 챔버 (11b) 내부의 압력은 회전 펌프에 접속된 오일 확산 펌프 (20b) 를 이용하여 챔버 (11b) 로부터 공기를 배기함으로써 감소된다. 이온 주입 가스 (예를 들어, 질소) 가 가스 인입구 (10b) 를 통해 챔버 (11b) 로 도입되어, 챔버 (11b) 는 감압하에서 이온 주입 가스로 채워진다.
이온 주입 동안의 압력 (즉, 챔버 (11b) 내부의 플라즈마 가스의 압력) 은 10 Pa 이하, 바람직하게는 0.01 ∼ 5 Pa, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 Pa 이다.
도 2에 도시된 방향 X로 필름 (1c) 을 공급하면서 고전압 인가 단자 (미도시) 를 통해 고전압 인가 로터리 캔 (2b) 에 접속된 고전압 펄스 전원 (7b) 으로부터 고전압 펄스 (9b) 가 인가된다.
부의 고전압 펄스가 고전압 인가 로터리 캔 (2b) 에 인가되는 경우, 고전압 인가 로터리 캔 (2b) 주위에 배치된 필름 (1c) 을 따라 플라즈마가 발생되고, 플라즈마 중에 존재하는 이온들이 유인되고, 고전압 인가 로터리 캔 (2b) 주위의 필름 (1c) 의 표면에 주입된다 (도 2의 화살표 Y). 이온들이 필름 (1c) 의 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 주입되는 경우, 이온 주입층이 필름의 표면에 형성된다. 이로써 필름 형상의 성형체 (1d) 가 획득된다.
고전압 인가 로터리 캔 (2b) 에 부의 고전압 펄스를 인가할 때에 채용된 인가 전압과 펄스 폭, 및 이온 주입 동안 채용된 압력은, 도 1에 도시된 연속적 플라즈마 이온 주입 장치를 이용하는 경우에 채용된 것과 동일하다.
도 2에 도시된 플라즈마 이온 주입 장치에서, 고전압 펄스 전원은 또한 플라즈마 발생 수단의 역할도 하기 때문에, 고주파 전원 (예컨대, RF 전원 또는 마이크로파 전원) 과 같은 특별한 수단이 필요하지 않다. 부의 고전압 펄스를 단순히 인가함으로써, 폴리실란 화합물 함유층의 표면에 플라즈마 중에 존재하는 이온들을 주입함으로써 이온 주입층이 연속적으로 형성될 수 있다. 따라서, 이온 주입층이 필름의 표면에 형성된 성형체를 양산할 수 있다.
3) 전자 디바이스용 부재 및 전자 디바이스
본 발명의 일 실시형태에 의한 전자 디바이스용 부재는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체를 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에 의한 전자 디바이스용 부재는 우수한 가스 배리어성을 나타내므로, 가스 (예를 들어, 수증기) 에 의한 소자에서의 열화가 방지될 수 있다. 전자 디바이스용 부재는 액정 디스플레이, 전계발광 디스플레이 등을 위한 디스플레이 부재; 태양 전지 백시트 등으로서 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 전자 디바이스는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전자 디바이스용 부재를 포함한다. 전자 디바이스의 구체적인 예는, 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 전자 페이퍼, 태양 전지 등을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 전자 디바이스는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 성형체를 포함하는 전자 디바이스용 부재를 포함하기 때문에, 전자 디바이스는 우수한 가스 배리어성 및 우수한 굽힘성을 나타낸다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 설명한다. 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않음에 유의한다.
하기 플라즈마 이온 주입 장치, 수증기 투과율 측정 장치, 수증기 투과율 측정 조건, 폴딩 테스트 방법, 표면 평활성 평가 방법 및 밀착성 평가 방법이 실시예에서 이용되었다.
플라즈마 이온 주입 장치
RF 전원: JEOL Ltd. 에 의해 제조된 "RF56000"
고전압 펄스 전원: Kurita Seisakusho Co., Ltd. 에 의해 제조된 "PV-3-HSHV-0835"
수증기 투과율 측정 장치
투과율 분석기: LYSSY 에 의해 제조된 "L80-5000"
측정 조건: 상대습도: 90%, 온도: 40℃
폴딩 테스트
이온 주입된 표면 (측면)(즉, 비교예 2에서는 폴리실란 화합물 함유층의 표면, 그리고 비교예 4에서는 질화 규소 필름의 표면) 이 외측에 배치되도록, 성형체를 중앙에서 폴딩하였다. 이 폴딩 프로세싱에서, 라미네이터 (Fujipla, Inc. 에 의해 제조된 "LAMIPACKER　LPC1502") 의 2개의 롤 사이의 공간을 통해서 성형체를 라미네이팅 속도 5 m/min, 온도 23℃에서 통과시켰다.
성형체의 내측면 상에 판지 (두께: 1 mm) 를 제공한 상태에서 폴딩 테스트를 수행하였다.
표면 평활성 평가 방법
원자간력 현미경 (AFM)(SII Nano Technology Inc. 에 의해 제조된 "SPA300HV") 을 이용하여 표면 거침도 Ra (nm)(측정 영역: 1×1 ㎛ (1 ㎛ 정사각형)) 를 측정하였다.
밀착성 평가방법
기재 필름과 가스 배리어층 사이의 밀착성을 (JIS K 5600-5-6 에 따라서) 접착성 셀로판 테이프를 사용한 크로스컷 테스트에 의해 평가하였다. 밀착성을 0 (양호) 내지 5 (불량) 의 단계로 평가하였다.
실시예 1
식 (1) (여기서, R1=C6H5 및 R2=CH3) 로 나타낸 반복 단위를 포함한 폴리실란 화합물 (Osaka Gas Chemicals Co. Ltd. 에 의해 제조된 "OGSOL SI10", Mw=22,100) 을 톨루엔/에틸 메틸 케톤 혼합 용매 (톨루엔:에틸 메틸 케톤=7:3, 농도: 5 wt%) 에 용해함으로써 조제된 용액을 (기재로서) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (Mitsubishi Plastics Inc. 에 의해 제조된 "PET38 T-100", 두께: 38 ㎛, 이하, "PET 필름"이라고 하기도 함) 에 도포하고, 120℃에서 1분간 가열하여 PET 필름상에 폴리실란 화합물 함유층 (두께: 100 nm)(이하, "폴리실란층"이라고도 함) 을 형성하였다. 이로써 성형물을 획득하였다. 도 2에 도시된 플라즈마 이온 주입 장치를 이용해 폴리실란층의 표면에 아르곤 (Ar) 이온들을 플라즈마 이온 주입하여 성형체 1을 획득하였다.
하기 플라즈마 이온 주입 조건을 채용하였다.
가스 (아르곤) 유량: 100 sccm
듀티비: 0.5%
반복 주파수: 1000 Hz
인가 전압: -10 kV
RF 전원: 주파수: 13.56 MHz, 인가 전력: 1000 W
챔버 내압: 0.2 Pa
펄스 폭: 5μs
처리 시간 (이온 주입 시간): 5분
라인 (공급) 속도: 0.2 m/min
실시예 2
플라즈마 생성 가스로서 아르곤 대신에 헬륨 (He) 을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 2를 획득하였다.
실시예 3
플라즈마 생성 가스로서 아르곤 대신에 질소 (N2) 를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 3을 획득하였다.
실시예 4
플라즈마 생성 가스로서 아르곤 대신에 산소 (O2) 를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 4를 획득하였다.
실시예 5
플라즈마 생성 가스로서 아르곤 대신에 크립톤 (Kr) 을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 5를 획득하였다.
실시예 6
이온 주입 동안 인가 전압을 -15 kV로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 6을 획득하였다.
실시예 7
이온 주입 동안 인가 전압을 -20 kV로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 7을 획득하였다.
실시예 8
폴리페닐실란 골격 및 폴리알킬실란 골격을 주로 포함하는 폴리실란 화합물 (Mw=1300), 및 가교제로서의 에폭시 수지의 혼합물 (Osaka Gas Chemicals Co. Ltd.에 의해 제조된 "OGSOL SI-20-12") 을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체 8을 획득하였다.
비교예 1
PET 필름을 성형체 9로서 바로 사용하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 방식으로 PET 필름 상에 폴리실란층을 형성하여 성형체 10을 획득하였다.
비교예 3
폴리실란층을 형성하지 않는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체를 획득하였다. 구체적으로, 실시예 1과 동일한 방식으로 PET 필름을 이온 주입하여 성형체 11을 획득하였다.
비교예 4
PET 필름 상에 스퍼터링에 의해 질화 규소 (SiN) 필름 (두께: 50 nm) 을 형성하여 성형체 12를 획득하였다.
비교예 5
폴리실란층 대신에 우레탄 아크릴레이트층 (두께: 1 ㎛)(Arakawa Chemical Industries, Ltd.에 의해 제조된 "URETHANE ACRYLATE 575BC") 을 형성하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 이온 주입해 성형체 13을 획득하였다.
실시예 1 ∼ 8 및 비교예 2에서 획득된 성형체 1 ∼ 8 및 10에 대해 X선 광전자 분광분석 (XPS) 시스템 (ULVAC-PHI, Incorporated 에 의해 제조된 "Quantum 2000") 을 이용한 원소 분석을 처리하여, 가스 배리어층의 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율, 탄소 원자 함유율 및 규소 원자 함유율을 분석하였다. 가스 배리어층에 대해 아르곤 가스를 이용한 스퍼터링을 처리하고, 스퍼터링에 의해 노출된 표면에서의 산소 원자 함유율, 탄소 원자 함유율 및 규소 원자 함유율을 측정하였다. 깊이 방향에서의 각 원자 함유율은 스퍼터링 및 측정의 조작을 반복함으로써 측정되었다. 그 결과는 도 3 ∼ 11에 도시된다.
X선원: AlKα
X선 빔 직경: 100 ㎛
전력: 25 W
전압: 15 kV
테이크 오프 각도: 45°
진공도: 5.0×10-8 Pa
도 3 ∼ 11에서, 수직축은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율 (=100%) 에 대한 산소 원자 함유율 (%), 탄소 원자 함유율 (%) 및 규소 원자 함유율 (%) 을 나타내고, 수평축은 누적된 스퍼터링 시간 (스퍼터 시간 (분)) 을 나타낸다. 스퍼터링 속도는 일정하므로, 누적된 스퍼터링 시간 (스퍼터 시간) 은 깊이에 대응한다. 도 3 ∼ 11에서, 사각형 표시 (C1s) 는 탄소 원자 함유율을 나타내고, 원형 표시 (O1s) 는 산소 원자 함유율을 나타내며, 삼각형 표시 (Si2p) 는 규소 원자 함유율을 나타낸다.
표 1은 플라즈마 이온 주입된 표면 (비교예 2에서의 폴리실란층의 표면) 에서의 산소 원자 함유율, 탄소 원자 함유율 및 규소 원자 함유율에 대한 측정 결과를 나타낸다.
Figure 112011092026241-pct00003
표 1 및 도 3 ∼ 10에 나타낸 바와 같이, 성형체 1 ∼ 8은 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역을 포함하고, 그 영역은 부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 를 포함하며, 부분 영역 (A1) 은 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 20 ∼ 55%, 탄소 원자 함유율이 25 ∼ 70%, 규소 원자 함유율이 5 ∼ 20%이며, 그리고 부분 영역 (A2) 는 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자의 총 함유율에 대해 산소 원자 함유율이 1 ∼ 15%, 탄소 원자 함유율이 72 ∼ 87%, 규소 원자 함유율이 7 ∼ 18%인 것을 확인하였다.
표 1 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 비교예 2에서 획득된 성형체 11은 부분 영역 (A1) 을 가지지 않는다.
실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 5에서 획득된 성형체 1 ∼ 13에 대해, 수증기 투과율 및 표면 거칠기 (Ra) 의 측정, 그리고 밀착성 테스트를 실시하였다. 측정 결과 및 평가 결과는 표 2에 나타낸다.
성형체 1 ∼ 13에 대해 폴딩 테스트를 실시하고, 폴딩 테스트 이후 수증기 투과율을 측정했다. 측정 결과는 표 2에 나타낸다.
Figure 112011092026241-pct00004
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 ∼ 8에서 획득된 성형체 1 ∼ 8은 비교예 1 ∼ 5에서 획득된 성형체 9 ∼ 13과 비교하여 낮은 수증기 투과율 (즉, 우수한 가스 배리어성) 을 가졌다. 성형체 1 ∼ 8은 또한 우수한 표면 평활성 및 우수한 밀착성을 나타냈다. 성형체 1 ∼ 8은 폴딩 테스트 이후 수증기 투과율의 상승이 작았다 (즉, 우수한 굽힘성을 나타냈다).
1a, 1c: 필름 형상의 성형물
1b, 1d: 필름 형상의 성형체
2a, 2b: 로터리 캔
3a, 3b: 공급 롤
4: 플라즈마 방전 전극
5a, 5b: 권취 롤
6a, 6b: 구동 롤
7a, 7b: 펄스 전원
9a, 9b: 고전압 펄스
10a, 10b: 가스 도입구
11a, 11b: 챔버
13: 중심축
15: 고전압 인가 단자
20a, 20b: 오일 확산 펌프

Claims (12)

  1. 산소 원자, 탄소 원자 및 규소 원자를 포함한 재료로 형성되는 가스 배리어층을 포함하는 성형체로서,
    상기 가스 배리어층은 표면으로부터 깊이 방향으로 산소 원자 함유율이 점차 감소하고 탄소 원자 함유율이 점차 증가하는 영역 (A) 을 포함하고,
    상기 영역 (A) 는 부분 영역 (A1) 과 부분 영역 (A2) 를 포함하고,
    상기 부분 영역 (A1) 은 산소 원자들, 탄소 원자들 및 규소 원자들의 총 함량에 대해 산소 원자 함유율이 원자 농도 20 ∼ 55%, 탄소 원자 함유율이 원자 농도 25 ∼ 70%, 규소 원자 함유율이 원자 농도 5 ∼ 20%이며, 그리고
    상기 부분 영역 (A2) 는 산소 원자들, 탄소 원자들 및 규소 원자들의 총 함랑에 대해 산소 원자 함유율이 원자 농도 1 ∼ 15%, 탄소 원자 함유율이 원자 농도 72 ∼ 87%, 규소 원자 함유율이 원자 농도 7 ∼ 18%이고, 상기 부분 영역 (A1)의 두께가 1 ~ 10 nm이며, 상기 가스 배리어층이 폴리실란 화합물 함유 층에, 플라즈마 이온 주입법에 의해, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논 및 크립톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 가스가 이온화된 이온들이 주입되어 획득되는 것이고, 상기 폴리실란 화합물이 하기식 (1)로 나타내는 반복 단위를 포함하는 화합물인 것을 특징으로하는 성형체.
    Figure 112014080699360-pct00017

    (식 중, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, 단 R1 및 R2는 각각 동일하거나 또는 상이할 수도 있다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 영역 (A2) 의 두께가 5 ~ 100 nm인 것을 특징으로하는 성형체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온들이 질소, 산소, 아르곤, 헬륨 및 크립톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 가스가 이온화된 것인 성형체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형체는 온도 40℃ 및 상대습도 90% 에서의 수증기 투과율이 0.5g/㎡/day 미만인 것을 특징으로하는 성형체.
  5. 제 1 항에 기재된 성형체의 제조 방법으로서,
    폴리실란 화합물 함유 층을 표면에 구비하는 성형물의 상기 폴리실란 화합물 함유 층에, 플라즈마 이온 주입법에 의해, 질소, 산소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논 및 크립톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 가스가 이온화된 이온들을 주입하는 단계를 포함하는, 성형체의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 이온 주입법이 플라즈마에 노출된, 상기 성형물에 부의 고전압 펄스를 인가하는 것에 의해, 상기 플라즈마 중의 이온을 상기 층의 표면에 주입하여 이온 주입층을 형성하는 방법이고, 플라즈마를 생성할 때의 인가 전압이 -1kV ~ -50 kV 인 것을 특징으로하는 성형체의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 이온들을 주입하는 단계가, 폴리실란 화합물 함유층을 표면에 포함하는 장척상의 성형물을 소정 방향으로 반송하면서, 상기 폴리실란 화합물 함유층에 플라즈마 이온 주입법에 의해, 이온들을 주입하는 단계인 것을 특징으로하는 성형체의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성형체를 포함하는, 전자 디바이스용 부재.
  9. 제 8 항에 기재된 전자 디바이스용 부재를 포함하는, 전자 디바이스.
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  11. 삭제
  12. 삭제
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