TW201402340A - 阻氣性薄膜及其製造方法 - Google Patents

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Hidetaka Amanai
Koji Yamauchi
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Abstract

本發明係一種下述(1)或(2)之阻氣性薄膜及其製造方法。(1)於基材之至少一面上依序具有利用對向靶濺鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層及利用真空蒸鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜。(2)於基材之至少一面上依序具有利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層及利用對向靶濺鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜。

Description

阻氣性薄膜及其製造方法
本發明係關於一種主要使用作為食品或醫藥品等之包裝材料,或電子裝置等之封裝材料,太陽電池用、電子紙用、有機電致發光(EL,Electroluminescence)裝置用之材料或保護薄膜等的阻氣性薄膜及其製造方法,更詳細地說,係關於一種阻氣性優異之阻氣性薄膜及其製造方法。
阻氣性薄膜係主要為了防止成為使內容物之品質改變之原因的氧氣或水蒸氣等之影響,而使用作為食品或醫藥品等之包裝材料,或為了避免液晶顯示面板或EL顯示面板、電子紙、太陽電池等中所形成之元件接觸氧氣或水蒸氣使性能劣化,而使用作為電子裝置等之封裝材料或EL顯示面板、電子紙、太陽電池之材料。又,近年來,由於使用習知玻璃等之部分具有軟性或耐衝擊性等原因,故而亦有使用阻氣性薄膜之情況。
此種阻氣性薄膜通常以塑膠薄膜為基材,成為其單面或兩面形成阻氣層之構成。並且,該阻氣性薄膜係利用化學蒸鍍法(CVD(Chemical Vapor Deposition)法)、物理蒸鍍法(PVD(Physical Vapor Deposition)法)等各種方法形成,但於使用任一方法之情形時,習知之阻氣性薄膜亦最多具有2 cc/m2/day左右之氧氣穿透率(OTR,Oxygen Transmission Rate),或2 g/m2/day左右之水蒸氣穿透率,於用於必需更高之阻氣性之用途之情形時,尚不充分。
作為如以上之阻氣性薄膜,於專利文獻1中揭示有如下透明阻氣材料:其係分別利用真空蒸鍍、濺鍍、離子電鍍等PVD法或電漿活化反應蒸鍍法,依序形成單獨由氧化矽而成之第1層、及由含有碳5~40 at.%之氧化矽而成之第2層的積層構成。於專利文獻2中揭示有如下阻氣性薄膜:其係於基材之單面或兩面具有利用電漿CVD法形成之氧化矽膜之阻氣性薄膜,且上述氧化矽膜為相對於Si原子數100由O原子數170~200及C原子數30以下之成分比例而成。於專利文獻3中揭示有如下阻氣性薄膜:其係具有塑膠薄膜,及形成於該塑膠薄膜之至少一面上之由以氧化物為主成分之組成物而成之薄膜的阻氣性薄膜,該薄膜中含有碳0.1~40莫耳%。於專利文獻4中揭示有如下阻氣性薄膜:其係於塑膠基材之單面或兩面積層氧化矽膜(SiOx)作為阻隔層而成之阻隔薄膜,且上述阻隔層包含至少2層以上之氧化矽膜,上述每1層氧化矽膜之厚度為10 nm以上且50 nm以下,包含上述2層以上之氧化矽膜之阻隔層之厚度為20 nm以上且200 nm以下,上述阻隔層中之碳原子之比例為10 at.%以下。
於專利文獻1中所記載之阻氣材料中,若實際上加厚由含有碳5~40 at.%之氧化矽而成之第2層之厚度直至充分發揮阻隔層之柔軟性之程度,則存在著色過大之問題。又,此種由含有碳之氧化矽而成之第2層之表面能量較低,故而密接性較差,若不加厚至某程度,則會有產生層間之剝離之虞。另一方面,形成由含有碳之氧化矽而成之第2層時,較佳為利用電漿CVD法,但通常電漿CVD法與利用物理蒸鍍之真空蒸鍍法相比,成膜速率較低,因此存在為了形成此 種厚膜,必需降低成膜速度,而使生產性較差之問題。又,氧化矽存在容易被藥品、尤其是鹼腐蝕之問題,因此作為電子裝置之軟性基板、藥品、藥液之包裝用途、暴露於雨水中之屋外用途欠佳。
於專利文獻2中所記載之阻氣性薄膜中,由於利用電漿CVD法形成之含有碳之氧化矽膜本身主要具有阻隔性,故而實際發揮充分阻隔性時,必需有某程度之厚度,因此存在著色及生產性之問題。
於專利文獻3中所記載之阻氣性薄膜亦同樣由於由以含有碳之氧化物為主成分之組成物而成之薄膜主要具有阻隔性,故而實際發揮充分阻隔性時,必需有某程度之厚度,因此存在著色及生產性之問題。
於專利文獻4中所記載之阻氣性薄膜中,藉由積層利用電漿CVD法形成之同種膜彼此而形成碳含量較低之阻隔層,但若與利用物理蒸鍍之真空蒸鍍法相比,則成膜速率壓倒性較低,又,實際發揮充分阻隔性時,必需有某程度之厚度,因此存在生產性之問題。又,於利用電漿CVD法堆積具有某程度膜厚之阻隔層之情形時,存在由於由電漿引起之對基材及阻隔層之損傷,故而阻隔層之表面平坦性未必良好,由表面凹凸引起之霧度變大之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利第3319164號公報
專利文獻2:日本專利特開2006-96046號公報
專利文獻3:日本專利特開平6-210790號公報
專利文獻4:日本專利特開2009-101548號公報
本發明所欲解決之第一課題在於解決以上習知技術之問題,尤其在於提供一種生產性良好、透明性較高、低霧度、顯示較高之阻氣性、且具有構成層間優異之密接強度、不產生捲取的阻氣性薄膜及該薄膜之製造方法。
又,本發明所欲解決之第二課題尤其在於提供一種生產性良好、耐鹼性及耐藥品性良好、透明性較高、顯示較高之阻氣性、且具有構成層間優異之密接強度、不產生捲取的阻氣性薄膜及該薄膜之製造方法。
本發明係關於:[1]一種阻氣性薄膜,其係下述(1)或(2):(1)於基材之至少一面上依序具有利用對向靶濺鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層及利用真空蒸鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜,(2)於基材之至少一面上依序具有利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層及利用對向靶濺鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜;[2]一種阻氣性薄膜之製造方法,其係於基材之至少一面上依序形成以對向靶濺鍍法獲得之無機層、以真空蒸鍍法獲得之無機層、以化學蒸鍍法獲得之無機層及以真空蒸鍍法獲得之無機層者,且於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以對向靶濺鍍法獲得之層之形成,於1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之減壓下進行上述以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成,於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以 化學蒸鍍法獲得之無機層之形成;及[3]一種阻氣性薄膜之製造方法,其係於基材之至少一面上依序形成以真空蒸鍍法獲得之無機層、以化學蒸鍍法獲得之無機層、以真空蒸鍍法獲得之無機層及以對向靶濺鍍法獲得之無機層者,且於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以對向靶濺鍍法獲得之層之形成,於1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之減壓下進行上述以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成,於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以化學蒸鍍法獲得之無機層之形成。
本發明提供一種生產性良好、透明性較高、低霧度、顯示較高之阻氣性、且具有構成層間優異之密接強度、不產生捲取的第一態樣之阻氣性薄膜及製造該薄膜之方法。
又,本發明提供一種生產性良好、耐鹼性及耐藥品性良好、透明性較高、顯示較高之阻氣性、且具有構成層間優異之密接強度、不產生捲取的第二態樣之阻氣性薄膜及製造該薄膜之方法。
1‧‧‧基材
2、3‧‧‧靶
4‧‧‧電極(陽極)
5‧‧‧電極(陰極)
N、S‧‧‧磁極
圖1係說明對向靶濺鍍法中所使用之裝置的概略圖。
以下,詳細說明本發明。
<阻氣性薄膜>
本發明係關於一種下述(1)或(2)之阻氣性薄膜。
(1)於基材之至少一面上依序具有利用對向靶濺鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層及 利用真空蒸鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜。
(2)於基材之至少一面上依序具有利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層及利用對向靶濺鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜。
以下,亦分別將上述(1)之阻氣性薄膜稱為「(本發明之)第一態樣之阻氣性薄膜」,將上述(2)之阻氣性薄膜稱為「(本發明之)第二態樣之阻氣性薄膜」。
本發明之第一態樣之阻氣性薄膜係於基材之至少一面上依序具有利用對向靶濺鍍法(FTS(Facing Targets Sputtering)法)形成之無機層(以下,有時稱為「FTS無機層」)、利用真空蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「PVD無機層(1)」)、利用化學蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「CVD無機層」)及利用真空蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「PVD無機層(2)」)。
又,本發明之第二態樣之阻氣性薄膜係於基材之至少一面上依序具有利用真空蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「PVD無機層(1)」)、利用化學蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「CVD無機層」)、利用真空蒸鍍法形成之無機層(以下,有時稱為「PVD無機層(2)」)及利用對向靶濺鍍法(FTS法)形成之無機層(以下,有時稱為「FTS無機層」)。
[基材]
作為本發明之阻氣性薄膜之基材,只要為通常之包裝材料或電子裝置等之封裝材料、或太陽電池用構件、電子紙用構件、有機EL用構件中可使用之塑膠薄膜,則可無特別限制地使用,較佳為透明高分子 薄膜。作為構成該塑膠薄膜之樹脂,具體而言,可列舉:乙烯、丙烯、異丁烯等均聚物或共聚合物等聚烯烴、環狀聚烯烴等非晶質聚烯烴、聚對苯二甲酸乙二酯、聚-2,6-萘二甲酸乙二酯等聚酯、尼龍6、尼龍66、尼龍12、共聚合尼龍等聚醯胺、聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物部分水解物(EVOH)、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚碸、聚醚碸、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚芳酯、氟樹脂、丙烯酸系樹脂、聚乳酸等生物分解性樹脂等。進而,就薄膜強度、成本等之方面而言,較佳為聚酯、聚醯胺、聚烯烴,就表面平滑性、薄膜強度、耐熱性等之方面而言,尤佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚-2,6-萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯。
塑膠薄膜中之樹脂之含量較佳為50~100質量%。
又,上述基材可含有公知之添加劑,例如,抗靜電劑、光線遮斷劑、紫外線吸收劑、可塑劑、滑劑、填料、著色劑、光穩定劑等穩定劑、潤滑劑、交聯劑、抗黏連劑、抗氧化劑等。
作為上述基材之塑膠薄膜係使用上述原料成形而成者,但可為未延伸者,亦可為延伸者。又,單層或多層中之任一者均可。該基材可利用習知公知之方法製造,例如,利用擠出機使原料熔融,利用環狀模具或T模具擠出,進行急冷,藉此可製造實質上未配向之未延伸薄膜。又,藉由使用多層模具,可製造由1種樹脂而成之單層薄膜、由多種樹脂而成之多層薄膜等。
利用單軸延伸、拉幅式逐次雙軸延伸、拉幅式同時雙軸延伸、管式同時雙軸延伸等公知之方法,使該未延伸薄膜於薄膜之流動方向(縱軸方向)或薄膜之流動方向及其直角之方向(橫軸方向)上延伸,藉此可製造於單軸方向或雙軸方向上延伸之薄膜。
就本發明之阻氣性薄膜之作為基材的機械強度、可撓性、透明性等之方面而言,基材之厚度根據其用途於通常為5~500 μm、較佳為10~200 μm之範圍內選擇。基材中亦包含厚度較厚之片狀者。又,關於薄膜之寬度或長度,並無特別限制,可適當根據用途而選擇。
FTS法係使用以與成膜基材垂直面向之形式配置濺鍍靶之裝置(例如,參照日本專利特開2007-23304之[0051]~[0053]及圖3)而成膜的方法。若使用圖1進行說明,則於使靶2、3對向設置之裝置內添加導入氣體,藉由電極(陽極)4與電極(陰極)5產生磁場,而成為電漿環境(虛線內)。藉由於該環境下將靶濺鍍,而使無機材料自靶飛散,黏附於基材1之表面而形成無機層。導入氣體係根據成膜壓力調整導入量,其流量比例係以成為所需之組成之方式進行調整。
FTS法係於夾持於靶間之區域封入電漿,因此基材未直接暴露於電漿或2次電子下,其結果,可於低損傷下成膜,同時,與習知之濺鍍法相同,可使緻密性較高之薄膜成膜。如此抑制對基材之損傷,可使緻密性較高之無機層成膜,因此FTS法適合作為阻隔性薄膜之薄膜成膜法。
又,FTS法係於兩靶間之狹窄區域形成柱狀、高密度之電漿,因此可高速成膜,生產性優異。
作為本發明中所使用之FTS法之條件,只要根據狀況適當選擇即可,較佳為電力0.5~10 kW、頻率1~1000 kHz、脈衝寬度1~1000 μsec。若為上述範圍內,則成膜之阻隔性薄膜可獲得充分之阻氣性,又,成膜時不產生龜裂或剝離,透明性亦優異。又,作為成膜壓力,就電漿放電之維持、及成膜速度之方面而言,通常為1×10-2 Pa以上且10 Pa以下,較佳為1×10-2 Pa以上且5 Pa以下之減壓下進行, 進而較佳為1×10-1 Pa以上且3 Pa以下,更佳為1×10-1 Pa以上且1 Pa以下。
於本發明中,作為構成FTS無機層之無機物質,可列舉矽原子、或典型金屬、或3d過渡金屬、及含有氧、氮、碳之化合物,較佳為金屬氧化物。又,具體而言,可列舉選自In、Ta、W、Nb、Al、Zn、Sn、Si、Ti及Zr中之至少一種元素等、或該等之氧化物、碳化物、氮化物或該等之混合物,就可穩定地維持較高之阻氣性之方面而言,較佳為矽原子、或典型金屬或3d過渡金屬、及含有氧及/或氮之化合物,更佳為含有氧及/或氮之矽化合物、氧化鋁或氧化鋅,其中,尤佳為含有氧及/或氮之矽化合物、氧化鋁。
上述FTS無機層之厚度係藉由使用穿透式電子顯微鏡(TEM,Transmission Electron Microscope)之剖面TEM法進行測定。具體而言,可利用實施例中所記載之方法進行。又,上述FTS無機層之厚度之調整可使用TEM而進行,具體而言,可利用實施例中所記載之方法進行。
就無機層本身不產生龜裂或剝離,透明性亦優異之方面而言,上述FTS無機層之厚度較佳為500 nm以下,更佳為300 nm以下,進而較佳為200 nm以下,尤佳為100 nm以下。
又,FTS無機層之厚度之下限值作為表現阻氣性之提高效果,可獲得緻密且表面粗度較小之層之最低限之厚度,較佳為0.1 nm,更佳為0.2 nm,進而較佳為1 nm。若厚度為0.1 nm以上,則密接性、緻密性、阻氣性等良好且表面粗度亦較小,故而較佳。就上述觀點而言,FTS無機層之厚度較佳為0.1 nm以上且500 nm以下,進而較佳為0.2 nm以上且300 nm以下,更佳為1 nm以上且200 nm以下。
本發明係利用FTS法形成無機層,因此形成表面未暴露於電漿下,無由電漿引起之損傷,因此形成緻密且表面平坦性優異之無機層。因此,若膜厚較薄,則亦表示較高之阻氣性。又,藉由以PVD無機層、CVD無機層及PVD無機層之順序成為積層構造,CVD無機層本身直接幾乎無助於阻氣性,但對於PVD無機層,下層發揮填補效果及上層發揮固定效果,因此與僅加厚PVD無機層而成膜之情形,或將PVD無機層彼此或CVD無機層彼此積層之情形相比,阻氣性大幅度地提高。
又,上述第一態樣之阻氣性薄膜中,利用FTS法形成之緻密且表面粗度較小之無機層上所形成之PVD無機層幾乎不受下層凹凸之影響,因此成為缺陷較少之緻密之無機層。
進而,利用FTS法形成之無機層顯示優異之表面平坦性、膜厚均勻性,因此上述第一態樣之阻氣性薄膜中,將上層之PVD無機層蒸鍍時,抑制由表面凹凸引起之蒸鍍粒子之表面擴散阻礙效果,蒸鍍粒子之表面擴散變得良好,PVD無機層之表面平坦性亦變得良好,又,可獲得均勻之膜厚分佈。進而,於其上形成之CVD無機層、PVD無機層亦同樣,表面平坦性良好且膜厚分佈亦均勻。
如此,本發明之上述第一態樣之阻氣性薄膜,積層構造之各層之表面平坦性良好,因此抑制由表面凹凸引起之光之擴散,而表示較低之外部霧度值。
上述第二態樣之阻氣性薄膜中,利用FTS法形成之無機層之形成表面未暴露於電漿下,無由電漿引起之損傷,因此形成緻密且表面平坦性優異之薄膜,阻氣性優異。
進而,形成無內部缺陷之緻密之膜,因此耐鹼性、耐藥品性優異, 又,形成表面平坦性優異之層,因此暴露於外部之表面積較小,故而抑制由鹼系溶液引起之腐蝕。
[利用真空蒸鍍法(PVD法)形成之無機層]
本發明之阻氣性薄膜中,作為設置於CVD無機層之上下層的構成PVD無機層各層之無機物質,可列舉:矽、鋁、鎂、鋅、錫、鎳、鈦、碳等、或該等之氧化物、碳化物、氮化物或該等之混合物,較佳為矽氧化物。又,就阻氣性之方面而言,較佳為氧化矽、氧化鋁、碳(例如,以類鑽碳等碳為主體之物質)。尤其是氧化矽、氧化鋁就可穩定地維持較高之阻氣性之方面而言較佳。上述無機物質可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
尤其,本發明之阻氣性薄膜較佳為利用PVD形成之無機層(1)或(2)之至少1層由氧化矽而成者。
就獲得阻氣性較高之均勻薄膜之方面而言,上述基材上之各PVD無機層(1)及(2)之形成係使用物理蒸鍍法中之真空蒸鍍法。
各PVD無機層(1)及(2)之厚度中,其下限值通常為0.1 nm,較佳為0.5 nm,進而較佳為1 nm,尤佳為10 nm,其上限值通常為500 nm,較佳為100 nm,進而較佳為50 nm。就阻氣性、薄膜之生產性之方面而言,PVD無機層之厚度較佳為0.1以上且500 nm以下,更佳為10 nm以上且500 nm以下,進而較佳為10 nm以上且100 nm以下,尤佳為10 nm以上且50 nm以下。PVD無機層之厚度可使用螢光X射線進行測定。具體而言,可利用實施例中所記載之方法進行。
上述各PVD無機層(1)及(2)之形成係為了形成緻密之層,而於減壓下一邊搬送薄膜一邊進行。就真空排氣能力及阻隔性之 觀點而言,形成各PVD無機層(1)及(2)時之壓力通常為1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之範圍,較佳為1×10-6 Pa以上且1×10-1 Pa以下,進而較佳為1×10-4 Pa以上且1×10-2 Pa以下。若為1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之範圍內,則可獲得充分之阻氣性,又,PVD無機層不產生龜裂或剝離,透明性亦優異。
[利用化學蒸鍍法(CVD法)形成之無機層]
於本發明中,於上述PVD無機層(1)上形成CVD無機層。可認為藉由CVD無機層,進行上述PVD無機層所產生之缺陷等之填補,提高阻氣性或層間之密接性。
作為化學蒸鍍法,就提高成膜速度實現高生產性,或必需避免對薄膜基材之熱損傷之方面而言,較佳為電漿CVD法。作為利用電漿CVD法形成之層,可列舉由自使有機物電漿分解所得之金屬、金屬氧化物、金屬氮化物等中選擇之至少一種而成之層。電漿CVD法之中,較佳亦為利用遠程電漿CVD法形成CVD無機層。所謂遠程電漿CVD法,係指於與基板不同之位置具有電漿生成部之CVD法,例如可列舉三菱重工股份有限公司製造之電漿CVD裝置「MAPLE」、島津製作所股份有限公司製造之SWP-CVD裝置等。藉由利用遠程電漿CVD法形成CVD無機層,更使碳含量變少。又,藉由利用遠程電漿法形成CVD無機層,可不受由熱或電漿引起之損傷,形成緻密且表面粗度較小之無機層。
於本發明中,CVD無機層之利用X射線光電子光譜法(XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)法)測定之碳含量為20 at.%以下,較佳為10 at.%以下,更佳為5 at.%以下。藉由將碳含量設為該值, 該無機層之表面能量變大,變得不阻礙無機層之間之密接性。因此,阻隔薄膜之耐彎折性、耐剝離性提高。
又,CVD無機層之碳含量較佳為0.5 at.%以上,更佳為1 at.%以上,進而較佳為2 at.%以上。藉由成為中間層之CVD無機層中含微量碳,可使應力之緩和變得效率良好,而減少阻隔薄膜之捲取。
就以上之方面而言,上述CVD無機層中之碳含量較佳為0.5 at.%以上且20 at.%以下之範圍,更佳為0.5 at.%以上且10 at.%以下之範圍,尤佳為0.5 at.%以上且5 at.%以下之範圍,最佳為1 at.%以上且5 at.%以下之範圍,進而最佳為2 at.%以上且5 at.%以下之範圍。此處,所謂「at.%」,係表示原子組成百分率(atomic%)。
作為達成本發明中之上述利用X射線光電子光譜法(XPS法)測定之碳含量的方法,並無特別限制,例如可列舉:藉由選擇CVD中之原料而達成之方法、根據原料或反應氣體(氧氣、氮氣等)之流量或比率而調整之方法、根據成膜時之壓力或投入電力而調整之方法等。
利用X射線光電子光譜法(XPS法)獲得之碳含量之具體測定方法係如實施例中所記載之內容所述。
作為構成CVD無機層之無機物質,可列舉:矽、鋁、鎂、鋅、錫、鎳、鈦、類鑽碳等、或該等之氧化物、碳化物、氮化物、或該等之混合物等,就阻氣性、密接性之方面而言,較佳為氧化矽、氮化矽、氧化氮化矽、氧化碳化矽、氧化碳化氮化矽、氧化鋁、氮化鋁、氧化氮化鋁、氧化碳化鋁、氧化鈦、類鑽碳等。其中,氧化矽、氮化矽、氧化氮化矽、氧化碳化氮化矽及氧化鋁就可穩定地維持較高之阻氣性之方面而言更佳。CVD無機層可單獨含有1種上述無機物 質,亦可含有2種以上。
作為用以形成由氧化矽等而成之CVD無機層之原料,例如可列舉矽化合物。又,作為用以形成由氧化鈦等而成之CVD無機層之原料,可列舉鈦化合物。若為矽化合物或鈦化合物等化合物,則即便於常溫常壓下為氣體、液體、固體中之任一狀態均可使用。於氣體之情形時,可直接導入至放電空間,但於液體、固體之情形時,可藉由加熱、起泡、減壓、超音波照射等手段使其氣化而使用。又,亦可藉由溶劑進行稀釋而使用,溶劑可使用甲醇、乙醇、正己烷等有機溶劑及該等之混合溶劑。
又,於本發明中,作為形成CVD無機層之情形時之原料,較佳為氣體(gas),該原料氣體較佳為有機金屬化合物。
作為上述矽化合物,例如可列舉:矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四(三級丁氧基)矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基矽烷、六甲基二矽氧烷、雙(二甲胺基)二甲基矽烷、雙(二甲胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(乙基胺基)二甲基矽烷、N,O-雙(三甲基矽烷基)乙醯胺、雙(三甲基矽烷基)碳二醯亞胺、二乙胺基三甲基矽烷、二甲胺基二甲基矽烷、六甲基二矽氮烷、六甲基環三矽氮烷、七甲基二矽氮烷、九甲基三矽氮烷、八甲基環四矽氮烷、四-二甲胺基矽烷、四異氰酸基矽烷、四甲基二矽氮烷、三(二甲胺基)矽烷、三乙氧基氟矽烷、烯丙基二甲基矽烷、烯丙基三甲基矽烷、苄基三甲基矽烷、雙(三甲基矽烷基)乙炔、1,4-雙三甲基矽烷基-1,3-丁二炔、二(三級丁基)矽烷、1,3-二矽丁烷、 雙(三甲基矽烷基)甲烷、環戊二烯基三甲基矽烷、苯基二甲基矽烷、苯基三甲基矽烷、炔丙基三甲基矽烷、四甲基矽烷、三甲基矽烷基乙炔、1-(三甲基矽烷基)-1-丙炔、三(三甲基矽烷基)甲烷、三(三甲基矽烷基)矽烷、乙烯基三甲基矽烷、六甲基二矽烷、八甲基環四矽氧烷、四甲基環四矽氧烷、六甲基二矽氧烷、六甲基環四矽氧烷、M矽酸鹽51等。
作為鈦化合物,例如可列舉:氧化鈦、氯化鈦等鈦無機化合物,或四丁醇鈦、鈦酸四正丁酯、鈦酸丁酯二聚物、鈦酸四(2-乙基己基)酯及鈦酸四甲酯等烷氧化鈦類,或乳酸鈦、乙醯丙酮酸鈦、四乙醯丙酮酸鈦、聚乙醯丙酮酸鈦、伸辛基甘醇酸鈦、乙醯乙酸乙酯鈦及三乙醇胺鈦等鈦螯合物類等。
上述CVD無機層為了確實進行對PVD無機層之填補效果,較佳為由2層以上構成,更佳為由2~5層構成。
上述CVD無機層之厚度較佳為20 nm以下。CVD無機層之厚度可利用剖面TEM法測定。藉由為20 nm以下,使PVD無機層彼此之分子間力有效地發揮作用,藉此密接性更提高。又,同時可使利用化學蒸鍍法之生產速度升高至與真空蒸鍍法同等程度,因此生產效率提高,同時製造設備亦可小型化、簡單化,故而可製造廉價之阻隔薄膜。就上述觀點而言,CVD無機層之厚度較佳為10 nm以下,更佳為5 nm以下,進而較佳為3 nm以下。
又,CVD無機層之厚度之下限值作為用以表現對PVD無機層之填補效果之最低限之層之厚度,較佳為0.01 nm,更佳為0.1 nm,進而較佳為0.5 nm。若厚度為0.01 nm以上,則密接性、阻氣性等良好而較佳。就上述觀點而言,CVD無機層之厚度較佳為0.01 nm以上且20 nm以下,進而,較佳為0.1 nm以上且20 nm以下,更佳為 0.1 nm以上且10 nm以下,進而較佳為0.1 nm以上且5 nm以下,進而更佳為0.1 nm以上且3 nm以下。
又,本發明之鄰接之CVD無機層與PVD無機層中,其厚度之比(CVD無機層厚度/PVD無機層厚度)較佳為0.0001~1,更佳為0.0005~0.5,進而較佳為0.001~0.2。若與PVD無機層厚度相比CVD無機層厚度為0.0001以上,則CVD無機層相對於整體之無機層之比例變得過小,並非僅可獲得PVD無機層,亦可獲得利用CVD無機層之填補效果、及應力緩和等效果。又,若與PVD無機層厚度相比CVD無機層厚度為1以下,則CVD法之成膜速率與PVD法相比,並無極端地變低之情況,於以捲繞式(Roll to Roll)製程連續使PVD無機層與CVD無機層成膜之情形時,即便使CVD無機層之成膜速率與基材之搬送速度一致,搬送速度亦不會降低,生產性變得良好。
PVD無機層之表面粗度(藉由AFM(Atomic Force Microscopy):原子間力顯微鏡進行測定)設為大致5 nm以下時,蒸鍍粒子密集地堆積,因此表現出阻隔性,故而較佳。此時,藉由將CVD無機層之厚度設為上述值以下,一邊填埋蒸鍍粒子間之凹部間之部分所存在之開放空孔一邊使蒸鍍粒子之凸部之部分極薄或不被覆(或部分地暴露),因此可進而提高PVD無機層間之密接性。又,藉由將CVD無機層之厚度設為0.1 nm以上,若表現上述下層之PVD無機層之開放空孔之填補效果,則同時使表面變得光滑,將上層之PVD無機層蒸鍍時,蒸鍍粒子之表面擴散變得良好,粒子彼此更密集地堆積,因此阻隔性進而提高。
上述CVD無機層之厚度之利用剖面TEM法之測定係使用穿透式電子顯微鏡(TEM)進行,具體而言,可藉由實施例中所記載之方法進行。
於本發明中,CVD無機層之形成係於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓環境下進行。
即,利用化學蒸鍍法(CVD法)形成層時之壓力由於形成緻密之層,故而較佳為於減壓下進行,就成膜速度及阻隔性之觀點而言,通常為1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之範圍,較佳為1×10-1 Pa以上且1 Pa以下。為了提高耐水性、耐久性,該CVD無機層亦可利用電子束照射進行交聯處理。
作為形成上述CVD無機層之方法,可藉由使上述原料化合物蒸發,作為原料氣體導入至真空裝置,利用直流(DC,Direct Current)電漿、低頻電漿、高頻(RF,Radio Frequency)電漿、脈波電漿、3極構造電漿、微波電漿、下游電漿、柱狀電漿、電漿輔助磊晶等低溫電漿產生裝置進行電漿化而進行。就電漿之穩定性之方面而言,更佳為高頻(RF)電漿裝置。
又,除了電漿CVD法以外,可使用熱CVD法、觸媒化學蒸鍍法(Cat-CVD,Catalytic Chemical Vapor Deposition)、光CVD法、金屬有機化學氣相沈積(MOCVD,Metal-organic Chemical Vapor Deposition)法等公知之方法。其中,就量產性或成膜品質優異之方面而言,較佳為熱CVD法、Cat-CVD法。
[成膜方法]
本發明之第一態樣之阻氣性薄膜中,就阻氣性、生產性之方面而言,較佳為於減壓下、於同一真空裝置內連續進行上述FTS無機層、PVD無機層(1)、CVD無機層及PVD無機層(2)之形成。又,本發明之第二態樣之阻氣性薄膜中,就阻氣性、生產性之方面而言,較佳為於 減壓下、於同一真空裝置內連續進行PVD無機層(1)、CVD無機層及PVD無機層(2)、FTS無機層之形成。即,本發明較佳為於各層之形成結束後,使真空裝置內之壓力恢復至大氣壓附近,再次成為真空,不進行後續步驟,而於真空狀態下連續進行成膜。
又,於以捲繞式(Roll to Roll)製程製造本發明之薄膜之情形時,就生產性提高之觀點而言,形成上述FTS無機層、PVD無機層(1)、CVD無機層及PVD無機層(2)時之基材之搬送速度較佳為20 m/min以上,更佳為100 m/min以上。關於上述搬送速度,上限並無特別限制,但就薄膜搬送之穩定性之觀點而言,較佳為1000 m/min以下。
如此,藉由於同一真空裝置內進行FTS無機層、PVD無機層及CVD無機層之形成,可表現極為良好之阻氣性。原理並不明確,但上述第一態樣之阻氣性薄膜藉由於同一真空裝置內形成FTS無機層、PVD無機層、及CVD無機層,而可獲得緻密且表面平坦性優異之FTS無機層,藉由於其上積層,而可獲得缺陷較少之緻密之PVD無機層(1)。又,認為藉由於PVD無機層(1)上形成CVD無機層,而均勻地填補PVD無機層(1)中產生之微小缺陷,進而,亦可進而提高PVD無機層(2)之阻氣性。又,認為上述第二態樣之阻氣性薄膜藉由於同一真空裝置內形成PVD無機層及CVD無機層,而均勻地填補PVD無機層(1)中所產生之微小缺陷,進而,亦可進而提高PVD無機層(2)之阻氣性。
於本發明中,於形成FTS無機層之前或之後,進行PVD無機層(1)、CVD無機層及PVD無機層(2)之形成,但該CVD無機層及PVD無機層之形成亦可進而重複進行1次以上。即,於本發明中,就品質穩定性之方面而言,較佳為於PVD無機層(1)、CVD無機層及PVD 無機層(2)之上,進而具有1個或複數個由CVD無機層及PVD無機層而成之構成單位,更佳為具有1~3個單位,又,進而較佳為具有1或2個單位。
再者,於重複進行上述各無機層之形成之情形時,較佳亦為於同一裝置內、於減壓下連續進行。
[固定塗層(anchor coat layer)]
本發明之第一態樣之阻氣性薄膜中,為了提高上述基材與FTS無機層之密接性,較佳為於基材與FTS無機層之間設置塗佈固定塗佈劑等固定塗層。又,本發明之第二態樣之阻氣性薄膜中,為了提高上述基材與PVD無機層之密接性,較佳為於基材與PVD無機層之間設置塗佈固定塗佈劑等固定塗層。作為固定塗佈劑,就生產性之方面而言,較佳為單獨含有或含有2種以上如下成分:聚酯系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、硝化纖維素系樹脂、聚矽氧系樹脂、聚乙烯醇系樹脂或乙烯-乙烯醇系樹脂等乙烯醇系樹脂、乙烯酯系樹脂、含有異氰酸酯基之樹脂、碳二醯亞胺系樹脂、含有烷氧基之樹脂、環氧系樹脂、含有唑啉基之樹脂及苯乙烯系樹脂等。
又,固定塗層可視需要含有矽烷系偶合劑、鈦系偶合劑、鈦酸烷基酯、無機粒子、紫外線吸收劑、耐候穩定劑等穩定劑、潤滑劑、抗黏連劑、抗氧化劑等。
基材上所設置之固定塗層之厚度通常為0.1~5000 nm,較佳為1~2000 nm,更佳為1~1000 nm。若為上述範圍內,則滑動性良好,且亦幾乎無由固定塗層本身之內部應力引起之自基材之剝離,又,可保持均勻之厚度,進而,層間之密接性亦優異。
又,為了改良對基材之固定塗佈劑之塗佈性、接著性,亦可於固定塗佈劑之塗佈前,對基材實施通常之化學處理、放電處理等表面處理。
[保護層]
又,本發明之阻氣性薄膜較佳為於形成上述各層之側之最上層具有保護層。作為形成該保護層之樹脂,可使用溶劑性及水性之樹脂中任一者,具體而言,可單獨使用或組合2種以上使用如下樹脂:聚酯系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、乙烯-不飽和羧酸共聚合樹脂、乙烯-乙烯醇系樹脂、乙烯基改質樹脂、硝化纖維素系樹脂、聚矽氧系樹脂、異氰酸酯系樹脂、環氧系樹脂、含有唑啉基之樹脂、改質苯乙烯系樹脂、改質聚矽氧系樹脂、鈦酸烷基酯等。又,作為保護層,為了提高阻隔性、磨耗性、滑動性,較佳為使用使自矽溶膠、氧化鋁溶膠、粒子狀無機填料及層狀無機填料中選擇之1種以上之無機粒子與上述1種以上之樹脂混合而成之層、或於該無機粒子存在下使上述樹脂之原料聚合而形成的由含有無機粒子之樹脂而成之層。
作為形成保護層之樹脂,就提高無機層之阻氣性之方面而言,較佳為上述水性樹脂。進而,作為水性樹脂,較佳為聚乙烯醇系樹脂、乙烯-乙烯醇系樹脂、或乙烯-不飽和羧酸共聚合物樹脂。
於本發明中,上述保護層可由1種上述樹脂構成,亦可組合2種以上使用。
又,為了提高阻隔性、密接性,可於上述保護層中添加無機粒子。
本發明中所使用之無機粒子並無特別限制,可使用例如無機填料 或無機層狀化合物、金屬氧化物溶膠等公知者中之任一者。
關於保護層之厚度,就印刷性、加工性之方面而言,較佳為0.05~10 μm,進而較佳為0.1~3 μm。作為其形成方法,適當選擇公知之塗佈方法。可使用例如反輥塗佈機、凹版塗佈機、桿式塗佈機、氣動括塗器、噴霧器或使用刷毛之塗佈方法等方法中任一者。又,亦可將蒸鍍薄膜浸漬於保護層用樹脂液中而進行。塗佈後可使用80~200℃左右之溫度下之熱風乾燥、熱輥乾燥等加熱乾燥,或紅外線乾燥等公知之乾燥方法使水分蒸發。藉此,可獲得具有均勻之塗佈層之積層薄膜。
[阻氣性薄膜之構成]
作為本發明之第一態樣之阻氣性薄膜,就阻氣性、密接性之方面而言,可較佳地使用如以下之態樣。
下述中,例如,A/B/C之記法係表示自下方(或自上方)積層為A、B、C之順序。
(1)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(2)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(3)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(4)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(5)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(6)基材/AC/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(7)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(8)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(9)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層
(10)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(11)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(12)基材/FTS無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/保護層
(再者,上述態樣中,AC係指固定塗層)
又,作為本發明之第二態樣之阻氣性薄膜,就阻氣性、密接性之方面而言,可較佳地使用如以下之態樣。
(1)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(2)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(3)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(4)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(5)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(6)基材/AC/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(7)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(8)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(9)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層
(10)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(11)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(12)基材/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/CVD無機層/PVD無機層/FTS無機層/保護層
(再者,上述態樣中,AC係指固定塗層)
於本發明中,就阻氣性、密接性、構成層之穩定化等之方面而言,較佳為於形成固定塗層之後,或形成FTS無機層、PVD無機層或CVD無機層之後,或形成保護層之後實施加熱處理。
然而,以基材上具有固定塗層之情形時之積層設置2層無保護層之情形時自基材上至最上層之PVD無機層的構成單位層、或具有保護層之情形時自基材上至保護層下之PVD無機層的構成單位層,於此情形時,就FTS無機層或PVD無機層與其下所形成之固定塗層的密接性 之方面而言,作為後處理之加熱處理較佳為於形成構成阻氣性薄膜之全部層之後進行。
加熱處理係根據構成阻氣性薄膜之各構成層之成分之種類或層之厚度等,其條件有所不同,但若為可維持必需之溫度、時間之方法,則方法並無特別限定。可使用例如利用設定為必需之溫度之烘箱或恆溫室保管的方法、吹送熱風之方法、利用紅外線加熱器加熱之方法、以燈照射光之方法、與熱輥或熱版接觸而直接賦予熱之方法、照射微波之方法等。又,可將薄膜切斷成操作容易之大小後進行加熱處理,亦可於薄膜輥之狀態下進行加熱處理。進而,只要獲得必需之時間及溫度,亦可於塗佈機、切條機等薄膜製造裝置之一部分組入加熱裝置,於製造過程中進行加熱。
加熱處理之溫度只要為使用之基材、塑膠薄膜等之耐熱溫度以下之溫度,則並無特別限定,可為了表現熱處理之效果而適當地設定必需之處理時間,故而較佳為60℃以上,更佳為於70℃以上進行。就防止由構成阻氣性薄膜之成分之熱分解引起的阻氣性之降低之觀點而言,加熱處理溫度之上限通常為200℃以下,較佳為160℃以下。處理時間依存於加熱處理溫度,較佳為處理溫度越高,處理時間越短。例如,於加熱處理溫度為60℃之情形時,處理時間為3日~6個月左右,於80℃之情形時,處理時間為3小時~10日左右,於120℃之情形時,處理時間為1小時至1日左右,於150℃之情形時,處理時間為3~60分鐘左右,但該等僅為標準,可根據構成阻氣性薄膜之成分之種類或構成層之厚度等而適當調整。
本發明可根據用途使用上述構成層上視需要進而積層有追加之構成層之各種阻氣性積層薄膜。
作為通常之實施態樣,於上述第一態樣之阻氣性薄膜之情形時,將上述無機層或保護層之上設置有塑膠薄膜之阻氣性薄膜使用於各種用途。又,於上述第二態樣之阻氣性薄膜之情形時,將上述FTS無機層或保護層之上設置有塑膠薄膜之阻氣性薄膜使用於各種用途。就作為積層構造體之基材之機械強度、可撓性、透明性等之方面而言,上述塑膠薄膜之厚度根據用途於通常為5~500 μm、較佳為10~200 μm之範圍內選擇。又,薄膜之寬度或長度並無特別限制,可根據用途適當選擇,但就使用阻隔性薄膜製造工業製品之方面而言,可製造長條之製品、一次之製程中可製造多數製品等,就生產性、成本優勢之方面而言,較理想為薄膜之寬度、長度較長者。薄膜寬度較佳為0.6 m以上,進而較佳為0.8 m以上,更佳為1.0 m以上,薄膜長度較佳為1000 m以上,進而較佳為3000 m以上,更佳為5000 m以上。又,例如,於上述第一態樣之阻氣性薄膜之情形時於無機層或保護層之面上;於上述第二態樣之阻氣性薄膜之情形時於FTS無機層或保護層之面上使用可熱密封之樹脂,藉此可熱密封,可使用作為各種容器。作為可熱密封之樹脂,可例示:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物、離子聚合物樹脂、丙烯酸系樹脂、生物分解性樹脂等公知之樹脂。
又,作為另一阻氣性薄膜之實施態樣,可列舉:於上述第一態樣之阻氣性薄膜之情形時於無機層或保護層之塗佈面上;於上述第二態樣之阻氣性薄膜之情形時於FTS無機層或保護層之塗佈面上形成印刷層,進而於其上積層熱密封層者。作為形成印刷層之印刷油墨,可使用含有水性及溶劑系之樹脂之印刷油墨。此處,作為印刷油墨中所使用之樹脂,可例示:丙烯酸系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、 聚酯系樹脂、氯乙烯系樹脂、乙酸乙烯酯共聚合樹脂或該等之混合物。進而,印刷油墨中亦可添加抗靜電劑、光線遮光劑、紫外線吸收劑、可塑劑、滑劑、填料、著色劑、穩定劑、潤滑劑、消泡劑、交聯劑、耐黏連劑、抗氧化劑等公知之添加劑。
作為用以設置印刷層之印刷方法,並無特別限定,可使用平版印刷法、凹版印刷法、網版印刷法等公知之印刷方法。印刷後之溶劑之乾燥可使用熱風乾燥、熱輥乾燥、紅外線乾燥等公知之乾燥方法。
又,可於印刷層與熱密封層之間積層至少1層紙或塑膠薄膜。作為塑膠薄膜,可使用與作為本發明之阻氣性薄膜中所使用之基材的塑膠薄膜相同者。其中,就獲得充分之積層體之剛性及強度之觀點而言,較佳為紙、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂或生物分解性樹脂。
本發明之阻氣性薄膜係發揮高度之阻氣性,可獲得以水蒸氣穿透率計為5×10-3 g/m2/day以下、較佳為2×10-3 g/m2/day以下之阻氣性。具體而言,水蒸氣穿透率可利用實施例中所記載之方法而測定。
<用語之說明>
於本說明書中,於表示為「X~Y」(X、Y為任意之數字)之情形時,只要無特別說明,則意指「X以上且Y以下」。
[實施例]
以下,藉由實施例具體地說明本發明,但本發明並不限定於以下之例。再者,以下實施例中之薄膜之評價方法係如下所述。
再者,針對上述無機層等之「層」,以下有時記為「膜」。
<水蒸氣穿透率>
依據JIS Z0222「防濕包裝容器之透濕度試驗方法」、JIS Z0208「防濕包裝材量之透濕度試驗方法(圓筒平板法)」之各條件,利用以下方法進行評價。
使用2片透濕面積10.0 cm×10.0 cm見方之各阻氣性薄膜,添加無水氯化鈣約20 g作為吸濕劑,製作密封四邊之袋,將該袋添加至溫度40℃、相對濕度90%之恆溫恆濕裝置中,以48小時以上間隔以使重量增加成為大致一定之標準之方式進行質量測定(0.1 mg單位)直至14日,根據下述式算出水蒸氣穿透率。
水蒸氣穿透率[g/m2/day]=(m/s)/t
m:試驗期間最後2次之稱量間隔之增加質量(g)
s:透濕面積(m2)
t:試驗期間最後2次之稱量間隔之時間(h)/24(h)
<霧度值及總透光率之測定>
使用霧度計(日本電色工業製造,HDH2000),利用透過法求出霧度值及總透光率。
<利用FTS法形成之無機層之膜厚之測定及膜厚之調整>
利用環氧樹脂包埋超薄切片法調整試樣,藉由日本電子股份有限公司製造之剖面TEM裝置(JEM-1200EXII)於加速電壓120 KV之條件下進行測定。再者,關於10 nm以下之FTS無機層之厚度,於利用剖面TEM法之測定時亦難以獲得正確之值,因此對於相同之成膜條件下成膜之20 nm以上之相對較厚的FTS無機層,從其成膜時間及膜厚算 出成膜速度。以後,從根據該成膜條件下之成膜速度,調整成膜時間而成膜,藉此調整無機層之膜厚。
<利用真空蒸鍍法(PVD法)形成之無機層之膜厚之測定>
無機層之膜厚之測定係使用螢光X射線進行。該方法係以利用若對原子照射X射線則會使該原子特有之螢光X射線放射之現象的方法,測定放射之螢光X射線強度,藉此可知原子之數(量)。具體而言,於薄膜上形成已知之2種厚度之薄膜,分別測定所放射之特定之螢光X射線強度,根據該資訊製作校準曲線。針對測定試樣同樣地測定螢光X射線強度,從校準曲線測定其膜厚。
<利用化學蒸鍍法(CVD法)形成之無機層之膜厚之測定>
利用環氧樹脂包埋超薄切片法調整試樣,藉由日本電子股份有限公司製造之剖面TEM裝置(JEM-1200EXII)於加速電壓120 KV之條件下進行測定。再者,關於10 nm以下之CVD無機層之厚度,由於利用剖面TEM法之測定時亦難以獲得正確之值,因此對於相同之成膜條件下成膜之20 nm以上之相對較厚的CVD無機層,從其成膜時間及膜厚算出成膜速度。以後,從根據該成膜條件下之成膜速度,調整成膜時間而成膜,藉此調整無機層之膜厚。
<CVD無機層之碳含量之測定>
使用Thermo Fisher Scientific股份有限公司製造之XPS分析裝置K-Alpha,利用XPS(X射線光電子光譜法)測定鍵結能,根據Si2P、C1S、N1S、O1S等所對應之波峰之面積進行換算,藉此算出元素組成(at.%)。 再者,CVD無機層之碳含量係藉由讀取XPS圖表之CVD無機層之部分之值而進行評價。
實施例1(第一態樣之阻氣性薄膜)
作為基材,使用厚度12 μm之雙軸延伸聚2,6-萘二甲酸乙二酯薄膜(Teijin Dupont製造,「Q51C12」),於其電暈處理面上塗佈以1:1質量比調配異氰酸酯化合物(日本聚胺酯工業股份有限公司製造,「Coronate L」)、飽和聚酯(東洋紡績股份有限公司製造,「Vylon 300」,數量平均分子量23000)而成之混合物,並使其乾燥,形成厚度100 nm之固定塗層。
繼而,利用FTS法,於靶Al金屬、成膜壓力0.5 Pa、電力2200 W、頻率100 kHz、脈衝寬度2 μsec、Ar流量20 sccm、O2流量14 sccm之條件下,於固定塗層上形成厚度100 nm之由AlOy而成之FTS無機層。
繼而,同一真空蒸鍍裝置中,使用真空蒸鍍裝置,於2×10-3 Pa之真空下以高頻加熱方式使SiO蒸發,於FTS無機層上形成厚度40 nm之SiOx之PVD無機層。繼而,同一真空蒸鍍裝置中,不使壓力恢復至大氣壓,而以莫耳比1:7:7之比率導入HMDSN(六甲基二矽氮烷)、氮氣、及Ar氣體,於0.4 Pa之真空下製成電漿,於無機層面上形成CVD無機層(SiOCN(氧化碳化氮化矽))(厚度17 nm)。再者,CVD無機層之碳含量為15 at.%。
繼而,於同一真空蒸鍍裝置中,不使壓力恢復至大氣壓,而於2×10-3 Pa之真空下以高頻加熱方式使SiO蒸發,於CVD無機層上形成厚度40 nm之SiOx之PVD無機層。進而,於所獲得之薄膜之PVD無機層側,塗佈胺基甲酸乙酯系接著劑(以10:1.5之比例調 配Toyo-Morton公司製造之「AD900」與「CAT-RT85」),使其乾燥,形成厚度約3 μm之接著樹脂層,於該接著樹脂層上,層壓厚度60 μm之未延伸聚丙烯薄膜(東洋紡績股份有限公司製造,「Pylen Film-CT P1146」),獲得積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜進行上述評價。將結果示於表1。
實施例2(第一態樣之阻氣性薄膜)
於實施例1中,將FTS無機層設為於靶Si金屬、成膜壓力0.5 Pa、電力1500 W、頻率100 kHz、脈衝寬度4 μsec、Ar流量100 sccm、O2流量2 sccm、N2流量100 sccm之條件下形成的厚度10 nm之由SiON而成之FTS無機層,及將CVD無機層之厚度設為1 nm,除此以外,以與實施例1相同之方式製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將結果示於表1。
實施例3(第二態樣之阻氣性薄膜)
作為基材,使用厚度12 μm之雙軸延伸聚2,6-萘二甲酸乙二酯薄膜(Teijin Dupont製造,「Q51C12」),於其電暈處理面上塗佈以1:1質量比調配異氰酸酯化合物(日本聚胺酯工業股份有限公司製造,「Coronate L」)、飽和聚酯(東洋紡績股份有限公司製造,「Vylon 300」,數量平均分子量23000)而成之混合物,並使其乾燥,形成厚度100 nm之固定塗層。
繼而,使用真空蒸鍍裝置,於2×10-3 Pa之真空下,以高頻加熱方式使SiO蒸發,於固定塗層上形成厚度40 nm之SiOx之PVD無機層。繼而,於同一真空蒸鍍裝置中,不使壓力恢復至大氣壓,而以莫耳比1: 7:7之比率導入HMDSN(六甲基二矽氮烷)、氮氣及Ar氣體,於0.4 Pa之真空下製成電漿,於無機層面上形成CVD無機層(SiOCN(氧化碳化氮化矽))(厚度1 nm)。再者,CVD無機層之碳含量為15 at.%。
繼而,同一真空蒸鍍裝置中,不使壓力恢復至大氣壓,而於2×10-3 Pa之真空下以高頻加熱方式使SiO蒸發,於CVD無機層上形成厚度40 nm之SiOx之PVD無機層。繼而,同一真空蒸鍍裝置中,進而利用FTS法,於靶Si金屬、成膜壓力0.5 Pa、電力1500 W、頻率100 kHz、脈衝寬度4 μsec、Ar流量100 sccm、O2流量2 sccm、N2流量100 sccm之條件下,於上述PVD無機層上形成厚度8 nm之由SiON而成之FTS無機層。進而,於所獲得之薄膜之FTS無機層面側,塗佈胺基甲酸乙酯系接著劑(以10:1.5之比例調配Toyo-Morton公司製造之「AD900」與「CAT-RT85」),使其乾燥,形成厚度約3 μm之接著樹脂層,於該接著樹脂層上層壓厚度60 μm之未延伸聚丙烯薄膜(東洋紡績股份有限公司製造,「Pylen Film-CT P1146」),製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將所獲得之結果示於表1。
[比較例1]
於實施例1中,不形成FTS無機層,除此以外,以相同之方式製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將結果示於表1。
[比較例2]
於比較例1中,將CVD無機層之厚度設為1 nm,除此以外,以與比較例1相同之方式製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將結果示於表1。
[比較例3]
於比較例2中,CVD無機層上所形成之SiOx之PVD無機層上,進而利用同一真空蒸鍍裝置於2×10-3 Pa之真空下,以高頻加熱方式使SiO蒸發,形成厚度40 nm之SiOx之PVD無機層,除此以外,以與比較例2相同之方式製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將結果示於表1。
[比較例4]
於比較例2中,利用FTS法代替CVD無機層,於靶Si金屬、成膜壓力0.5 Pa、電力1500 W、頻率100 kHz、脈衝寬度4 μsec、Ar流量100 sccm、O2流量2 sccm、N2流量100 sccm之條件下,形成厚度10 nm之由SiON而成之FTS無機層,除此以外,以與比較例2相同之方式製作積層薄膜。針對所獲得之積層薄膜,進行上述評價。將結果示於表1。
※PEN:聚2,6-乙烯萘二甲酸乙二酯薄膜
AC:固定塗層
CPP:聚丙烯薄膜
//:表示具有接著樹脂層之情況
(產業上之可利用性)
本發明之阻氣性薄膜可較佳地使用作為必需遮斷水蒸氣或氧氣等各種氣體之物品之包裝,例如,食品、藥品、藥液等之包裝材料或包裝片材、電子裝置等之封裝材料或電子裝置之軟性基板、太陽電池用之後罩板及前罩板、電子紙、有機EL裝置等之材料或保護薄膜、斷熱材等建材。又,本發明之阻氣性薄膜之生產性良好,可進行工業生產。
1‧‧‧基材
2、3‧‧‧靶
4‧‧‧電極(陽極)
5‧‧‧電極(陰極)

Claims (21)

  1. 一種阻氣性薄膜,其係下述(1)或(2):(1)於基材之至少一面上依序具有利用對向靶濺鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層及利用真空蒸鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜,(2)於基材之至少一面上依序具有利用真空蒸鍍法形成之無機層、利用化學蒸鍍法形成之無機層、利用真空蒸鍍法形成之無機層及利用對向靶濺鍍法形成之無機層的阻氣性薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之阻氣性薄膜,其中,上述化學蒸鍍法為電漿CVD法。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之阻氣性薄膜,其中,上述利用真空蒸鍍法形成之無機層之膜厚為0.1 nm以上且500 nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述利用化學蒸鍍法形成之無機層之碳含量為0.5 at.%以上且20 at.%以下,且上述利用化學蒸鍍法形成之膜厚為20 nm以下。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述利用對向靶濺鍍法形成之無機層之厚度為0.1 nm以上且500 nm以下。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之阻氣性薄膜,其由2層以上構成之上述利用化學蒸鍍法形成之無機層。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述利用對向靶濺鍍法形成之無機層由典型金屬或3d過渡金屬,及含有氧及/或氮之化合物構成。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述利 用對向靶濺鍍法形成之無機層由含有氧及/或氮之矽化合物、氧化鋁或氧化鋅構成。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之阻氣性薄膜,其中,利用真空蒸鍍法形成之無機層之至少1層包含氧化矽。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述(1)之阻氣性薄膜係於基材與利用對向靶濺鍍法形成之無機層之間形成有固定塗層。
  11. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之阻氣性薄膜,其中,上述(2)之阻氣性薄膜係於基材與利用真空蒸鍍法形成之無機層之間形成有固定塗層。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之阻氣性薄膜,其中,基材為透明高分子薄膜。
  13. 一種電子紙用保護薄膜,其由申請專利範圍第1至12項中任一項之阻氣性薄膜構成。
  14. 一種太陽電池用保護薄膜,其由申請專利範圍第1至12項中任一項之阻氣性薄膜構成。
  15. 一種有機EL元件用保護薄膜,其由申請專利範圍第1至12項中任一項之阻氣性薄膜構成。
  16. 一種藥品或藥液之包裝材料,其由申請專利範圍第1至12項中任一項之上述(2)之阻氣性薄膜構成。
  17. 一種阻氣性薄膜之製造方法,其係於基材之至少一面上依序形成以對向靶濺鍍法獲得之無機層、以真空蒸鍍法獲得之無機層、以化學蒸鍍法獲得之無機層及以真空蒸鍍法獲得之無機層者,且於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以對向靶濺鍍法獲得之層之 形成,於1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之減壓下進行上述以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成,於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以化學蒸鍍法獲得之無機層之形成。
  18. 一種阻氣性薄膜之製造方法,其係於基材之至少一面上依序形成以真空蒸鍍法獲得之無機層、以化學蒸鍍法獲得之無機層、以真空蒸鍍法獲得之無機層及以對向靶濺鍍法獲得之無機層者,且於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以對向靶濺鍍法獲得之層之形成,於1×10-7 Pa以上且1 Pa以下之減壓下進行上述以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成,於1×10-2 Pa以上且10 Pa以下之減壓下進行上述以化學蒸鍍法獲得之無機層之形成。
  19. 如申請專利範圍第17項之阻氣性薄膜之製造方法,其係於減壓下、於同一真空裝置內連續進行以對向靶濺鍍法獲得之無機層之形成、以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成、以化學蒸鍍法獲得之無機層之形成及以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成。
  20. 如申請專利範圍第18項之阻氣性薄膜之製造方法,其係於減壓下、於同一真空裝置內連續進行以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成、以化學蒸鍍法獲得之無機層之形成、以真空蒸鍍法獲得之無機層之形成及以對向靶濺鍍法獲得之無機層之形成。
  21. 如申請專利範圍第17至20項中任一項之阻氣性薄膜之製造方法,其中,上述阻氣性薄膜為申請專利範圍第2至12項中任一項之阻氣性薄膜。
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