TWI546190B - A molded body, a manufacturing method thereof, an electronic device element, and an electronic device - Google Patents

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Description

成形體、其製造方法、電子裝置用元件及電子裝置
本發明係關於一種成形體、其製造方法、由該成形體而組成之電子裝置用元件以及具備該電子裝置用元件之電子裝置。
在近年來,嘗試在畫像顯示裝置,使用合成樹脂薄片,來取代玻璃基板而製造可撓性顯示器。但是,合成樹脂薄片係比起玻璃,更加容易透過水蒸氣等之氣體,並且,有表面平滑性低等之問題發生,在實用化,有許多之問題發生。
為了解決此種問題,因此,在專利文獻1、2,提議:在合成樹脂薄片上,設置平滑層,並且,層積氣體障蔽性無機化合物薄膜之氣體障蔽性薄片。
但是,記載於這些文獻之氣體障蔽性薄片係平滑層和氣體障蔽層或成為電極材料之無機材料層間之層間密合性變差,必須在各層間,設置用以提高層間密合性之機能性薄膜,得到之氣體障蔽性薄片之厚膜化或者是隨著這個而造成之大量的製程數係成為問題。
此外,在專利文獻3,揭示:在薄膜之至少一邊之面,形成聚矽氨烷膜,在該聚矽氨烷膜,施行電漿處理,製造氣體障蔽性薄膜之方法。但是,在該方法,如果氣體障蔽層之厚度無成為微米位級的話,則有所謂無法出現充分之氣體障蔽性能之問題發生。例如記載:在氣體障蔽層之厚度成為0.1μm之時,水蒸氣透過率係0.50g/m2/day。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2003-154596號公報
【專利文獻2】日本特開2006-264118號公報
【專利文獻3】日本特開2007-237588號公報
本發明係有鑒於前述之先前技術而完成的,以提供一種層間密合性及氣體障蔽性優異之成形體、其製造方法、由該成形體而組成之電子裝置用元件以及具備該電子裝置用元件之電子裝置,來作為課題。
本發明人們係為了解決前述之課題,因此,全心地進行檢討,結果發現:成為基材層、底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體且前述之之底塗佈層為由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層為在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚矽烷系化合物和聚羰矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層而注入離子來得到之層或者是由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成且其表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之存在比例為60~75%、氮原子之存在比例為0~10%、矽原子之存在比例為25~35%並且該表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3之層的成形體係具有良好之層間密合性及氣體障蔽性。
此外,還發現:可以藉由此種成形體係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成之底塗佈層而形成於表面之基材之前述底塗佈層之上,形成包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層,然後,在高分子層之表面部,注入離子,而簡便且效率良好地進行製造,以致於完成本發明。
像這樣,如果藉由本發明的話,則提供下列(1)~(8)之成形體、(9)~(11)之成形體之製造方法、(12)之電子裝置用元件及(13)之電子裝置。
(1):一種成形體,係基材層、底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體,其特徵在於:前述之底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層係在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層,注入離子而得到之層。
(2):一種成形體,係基材層、含有含矽化合物之底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體,其特徵在於:前述之底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層係由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成,其表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之存在比例為60~75%,氮原子之存在比例為0~10%,矽原子之存在比例為25~35%,並且,該表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3
(3):如(2)所記載之成形體,其特徵在於:前述之氣體障蔽層係在包含聚矽氨烷系化合物之層來注入離子而得到之層。
(4):如(1)或(2)所記載之成形體,其特徵在於:由前述底塗佈層和前述氣體障蔽層側之層境界部開始沿著深度方向之10nm區域之碳原子相對於碳原子、氧原子和矽原子之整體存在量之存在比例係5.0~65.0%,氧原子之存在比例係25.0~70.0%,矽原子之存在比例係3.0~30.0%。
(5):如(1)或(2)所記載之成形體,其特徵在於:前述之聚矽氨烷系化合物係全氫化聚矽氨烷。
(6):如(1)或(2)所記載之成形體,其特徵在於:前述之離子係由氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙和氪而組成之群組來選出之至少一種氣體而進行離子化。
(7):如(1)或(2)所記載之成形體,其特徵在於:前述之離子注入係藉由電漿離子注入法。
(8):如(1)或(2)所記載之成形體,其特徵在於:在40℃、相對濕度90%之氣氛下之水蒸氣透過率係未滿0.50g/m2/day。
(9):一種成形體之製造方法,係前述(1)所記載之成形體之製造方法,具有:在基材上,形成由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成之底塗佈層之製程;在前述之底塗佈層上,形成包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層之製程;以及藉由在前述高分子層之表面部,注入離子,而形成氣體障蔽層之製程。
(10):如(9)所記載之成形體之製造方法,前述之注入離子之製程係對於由氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙和氪而組成之群組來選出之至少一種氣體,進行離子注入之製程。
(11):如(9)所記載之成形體之製造方法,前述之注入離子之製程係藉由電漿離子注入法而進行離子注入之製程。
(12):一種電子裝置用元件係由前述(1)或(2)所記載之成形體而組成。
(13):一種電子裝置係具備前述(12)所記載之電子裝置用元件。
本發明之成形體係具有良好之層間密合性及氣體障蔽性。此外,如果藉由本發明之成形體的話,則除了層間密合性及氣體障蔽性以外,還可以賦予透明性。於是,本發明之成形體係可以適合使用成為太陽能電池等之電子裝置用元件(例如太陽能電池背光板)。
如果藉由本發明之製造方法的話,則可以簡便且效率良好地製造層間密合性及氣體障蔽性呈良好之本發明之成形體。此外,比起無機膜之成膜,還能夠以低成本且容易地達到大面積化。
本發明之電子裝置用元件係具有良好之層間密合性及氣體障蔽性,因此,可以適合使用在觸控面板、電子紙、有機/無機EL之可撓性顯示器、太陽能電池等之電子裝置等。
在以下,本發明係分成為1)成形體、2)成形體之製造方法以及3)電子裝置用元件及電子裝置之項目而詳細地進行說明。
1)成形體
本發明之成形體,係基材層、底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體,其特徵在於:前述之底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層係在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層,注入離子而得到之層,或者是由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成,其表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之存在比例為60~75%,氮原子之存在比例為0~10%,矽原子之存在比例為25~35%,並且,該表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3
(基材層)
本發明之成形體係具有基材層。作為該基材層之素材係如果是符合成形體之目的的話,則並無特別限制。列舉例如聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯撐基醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚苯撐基硫醚、聚芳基化物、丙烯系樹脂、環烯烴系聚合物、芳香族系聚合物等之合成樹脂。
即使是在這些當中,也由於透明性良好且具有通用性,因此,最好是聚酯、聚醯胺、聚碸、聚醚碸、聚苯撐基硫醚、聚芳基化物或環烯烴系聚合物,更加理想是聚酯或環烯烴系聚合物。
作為聚酯係列舉聚乙烯對苯二甲酸酯、聚丁烯對苯二甲酸酯、聚乙烯萘二甲酸酯、聚芳基化物等。
作為聚醯胺係列舉全芳香族聚醯胺、耐綸6、耐綸66、耐綸共聚物等。
作為環烯烴系聚合物係列舉原菠烷系聚合物、單環之環狀烯烴系聚合物、環狀共軛二烯系聚合物、乙烯脂環式烴聚合物、以及這些之氫化物。作為其具體例係列舉apel(三井化學公司製之乙烯-環烯烴共聚物)、ARTON(JSR公司製之原菠烷系聚合物)、ZEONOR(日本ZEON公司製之原菠烷系聚合物)等。
作為基材層之厚度係並無特別限定,可以配合成形體之目的而決定,但是,通常為0.5~500μm,最好是1~100μm。
(底塗佈層)
本發明之成形體係在前述之基材層和後面敘述之氣體障蔽層之間,具有底塗佈層。該底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV、最好是101.5~102.7eV、更加理想是101.9~102.5eV、甚至最好是102.0~102.8eV之材料來構成。
可以藉由形成此種底塗佈層,而提高基材層和氣體障蔽層之層間密合性。
矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置之值係由於鍵結在矽原子之原子而發生變化,鍵結於氧等之陰電度變大之原子之矽原子係有前述波峰位置之值變大之傾向發生。此種之鍵結於氧之矽原子係有助於和包含矽化合物之前述氣體障蔽層之密合性之提升。
在前述波峰位置之值變大之狀態下,提高和氣體障蔽層之密合性,但是,降低和基材之密合性。相反地,在波峰位置之值變低之狀態下,提高和基材之密合性,但是,降低和氣體障蔽層之密合性。
因此,如果矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為前述範圍的話,則和氣體障蔽層之密合性以及和基材層之密合性之兩者變高,可以提高基材層和氣體障蔽層之層間密合性。
此外,矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置之測定係藉由在實施例來說明之方法而進行。
使用於本發明之底塗佈層係最好是由和氣體障蔽層側之層境界部開始沿著深度方向之10nm區域之碳原子相對於碳原子、氧原子和矽原子之整體存在量之存在比例為5.0~65.0%,氧原子之存在比例為25.0~70.0%,矽原子之存在比例為3.0~30.0%。
更加理想是碳原子之存在比例為10~36%,氧原子之存在比例為40~65%,矽原子之存在比例為22~25%,特別最好是碳原子之存在比例為10~16%,氧原子之存在比例為60~65%,矽原子之存在比例為23~25%。
作為此種底塗佈層之形成材料係列舉例如至少具有矽原子、碳原子和氧原子之矽烷化合物之水解生成物或者是添加該水解生成物之有機樹脂(黏合劑樹脂)等(在以下,整理這些而稱為「含矽化合物」。)。
該底塗佈層係最好是以重量比,來包含50%以上之含矽化合物,更加理想是包含90%以上。
在底塗佈層含有含矽化合物之狀態下,離子之貫通性變低,正如後面之敘述,在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之1種或2種以上之高分子層而注入離子來形成氣體障蔽層之狀態下,離子係即使是通過高分子層,也無法到達至基材層。於是,可以防止離子到達至基材層而碳化及著色基材層之樹脂(損害透明性)。
此外,底塗佈層本身係也無碳化及著色,無降低成形體之透明性。
此外,前述之碳原子、氧原子和矽原子之存在比例係藉由以X射線光電子分光分析(XPS),來測定元素分析測定而算出。
作為含矽化合物之具體例係列舉至少具有矽原子、碳原子和氧原子之矽烷化合物;該矽烷化合物之水解生成物;添加二氧化矽溶膠之有機樹脂(黏合劑樹脂)。
作為前述之至少具有矽原子、碳原子和氧原子之矽烷化合物係可以使用向來習知者。列舉例如甲基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷等之3官能基矽烷化合物;二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、乙烯基甲基二乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷等之2官能基矽烷化合物;四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丁氧基矽烷等之4官能基矽烷化合物和前述之3官能基矽烷化合物或2官能基矽烷化合物之組合等。此外,前述之矽烷化合物係可以分別單獨一種或者是組合二種以上而使用。
前述矽烷化合物之水解生成物(在以下,僅稱為「二氧化矽溶膠」。)係能夠以矽烷化合物,作為起始原料,藉由所謂溶膠凝膠法而得到。溶膠凝膠法係藉由在酸或鹼觸媒之存在下,對於矽烷化合物之至少一種之溶媒溶液(溶膠),進行水解‧縮聚反應而得到凝膠體之反應。作為觸媒係可以使用鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等之酸觸媒或者是三乙基胺、吡啶等之鹼觸媒,最好是酸觸媒。二氧化矽溶膠係可以是末端為未修飾,也可以藉由胺基等而進行變性。
作為添加二氧化矽溶膠之有機樹脂(黏合劑樹脂)係列舉例如聚胺基甲酸乙酯丙烯酸酯系樹脂、聚酯樹脂、聚乙烯樹脂等。
二氧化矽溶膠之添加量係最好是在相對於二氧化矽溶膠和有機樹脂之整體合計量之重量比而成為20%~80%程度,更加理想是50~70%。
底塗佈層係可以藉由前述之含矽化合物之至少一種溶解或分散於適當之溶劑來組成之底塗佈層形成用溶液,塗佈於基材層上,乾燥得到之塗膜,由於要求,來進行加熱及/或光照射,而形成底塗佈層。
作為使用之溶媒係列舉乙酸乙酯、乙酸丙酯等之酯系溶媒;丙酮、甲基乙基甲酮等之酮系溶媒;苯、甲苯等之芳香族烴系溶媒;戊烷、己烷等之飽和烴系溶媒;以及由這些溶媒之2種以上而組成之混合溶媒等。
此外,作為底塗佈層形成用溶液係也可以仍然直接地使用市面販賣品。列舉例如以乙基矽酸鹽作為主成分之溶膠/凝膠塗佈液(商品名稱:COLCOAT PX;COLCOAT公司製)等。
作為底塗佈層形成用溶液來塗佈於基材層之方法係可以使用通常之濕式塗佈方法。列舉例如浸漬法、壓輥塗佈、照相凹版印刷塗佈、刮刀塗佈、空氣刀塗佈、壓輥刮刀塗佈、模塗佈、網版印刷法、噴射塗佈、照相凹版印刷偏位法等。
作為乾燥底塗佈層形成用溶液之塗膜之方法係列舉熱風乾燥、熱壓輥乾燥、紅外線照射等之向來習知之乾燥方法。
此外,使用之含矽化合物係也可以在具有正如甲基丙烯醯基之聚合性基之矽烷化合物之水解生成物之狀態下,在包含前述含矽化合物之溶液,添加光聚合起始劑,調製底塗佈層形成用溶液,在成膜後,以習知之方法,來進行光照射(紫外線照射),而進行硬化。
作為使用之光聚合起始劑係並無特別限制,可以使用向來習知者。列舉例如2,4,6-三甲基苯醯-二苯基膦氧化物、苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因異丙基醚、苯偶因-n-丁基醚、苯偶因異丁基醚、乙醯苯、二甲基胺基乙醯苯、2,2-二甲氧基-2-苯基乙醯苯、2,2-二乙氧基-2-苯基乙醯苯、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉-丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-2-(羥基-2-丙基)酮、二苯甲酮、p-苯基二苯甲酮、4,4’-二乙基胺基二苯甲酮、二氯二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔-丁基蒽醌、2-胺基蒽醌、2-甲基噻噸酮、2-乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、苄基二甲基酮縮醇、乙醯苯二甲基酮縮醇、p-二甲基胺基安息香酸酯、寡[2-羥基-2-甲基-1[4-(甲基乙烯基)苯基]丙酮]等。
像這樣得到之底塗佈層係透明性變高,和氣體障蔽層之層間密合性呈良好。
得到之底塗佈層之厚度係通常為1~1000nm,最好是5~100nm。
(氣體障蔽層)
本發明之成形體係在形成於前述基材層上之底塗佈層上,具有氣體障蔽層。
氣體障蔽層係具有進行遮斷而不通過空氣或水蒸氣等之氣體之性質之層。
本發明之成形體之氣體障蔽層係(Ⅰ)在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層,注入離子而得到之層(在以下,將注入離子而得到之氣體障蔽層,稱為「離子注入層」。);或者是(Ⅱ)由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成,其表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之存在比例為60~75%,氮原子之存在比例為0~10%,矽原子之存在比例為25~35%,並且,該表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3之層。
[(Ⅰ)之氣體障蔽層]
在(Ⅰ)之氣體障蔽層,前述高分子層中之聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物及/或聚矽烷系化合物(在以下,整理這些而稱為「高分子化合物」。)之含有量係由可以形成具有良好之氣體障蔽性之氣體障蔽層之觀點來看的話,則最好是50重量%以上,更加理想是70重量%以上。
使用於本發明之聚矽氨烷化合物係在分子內而具有包含-Si-N-鍵之重複單位之高分子。具體地列舉具有藉由化學式(1)
所表示之重複單位之化合物。
在化學式(1)中,n係表示任意之自然數。
Rx、Ry、Rz係分別獨立地表示氫原子、無取代或具有取代基之烷基、無取代或具有取代基之環烷基、無取代或具有取代基之鏈烯基、無取代或具有取代基之芳基、或者是烷基甲矽烷基等之非水解性基。
作為前述之無取代或具有取代基之烷基之烷基係列舉例如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、t-丁基、n-戊基、異戊基、新戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基等之碳數1~10之烷基。
作為無取代或具有取代基之環烷基之環烷基係列舉環丁基、環戊基、環己基、環庚基等之碳數3~10之環烷基。
作為無取代或具有取代基之鏈烯基之鏈烯基係列舉例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基等之碳數2~10之鏈烯基。
作為前述烷基、環烷基及鏈烯基之取代基係列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子;羥基;硫代基;環氧基;環氧丙氧基;(甲基)丙烯醯氧基;苯基、4-甲基苯基、4-氯代苯基等之無取代或具有取代基之芳基等。
作為無取代或具有取代基之芳基之芳基係列舉例如苯基、1-萘基、2-萘基等之碳數6~10之芳基。
作為前述芳基之取代基係列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子;甲基、乙基等之碳數1~6之烷基;甲氧基、乙氧基等之碳數1~6之烷氧基;硝基;氰基;羥基;硫代基;環氧基;環氧丙氧基;(甲基)丙烯醯氧基;苯基、4-甲基苯基、4-氯代苯基等之無取代或具有取代基之芳基等。
作為烷基甲矽烷基係列舉三甲基甲矽烷基、三乙基甲矽烷基、三異丙基甲矽烷基、三t-丁基甲矽烷基、甲基二乙基甲矽烷基、二甲基甲矽烷基、二乙基甲矽烷基、甲基甲矽烷基、乙基甲矽烷基等。
即使是在這些當中,作為Rx、Ry、Rz係也最好是氫原子、碳數1~6之烷基或苯基,特別最好是氫原子。
作為具有藉由前述之化學式(1)所表示之重複單位之聚矽氨烷化合物係可以是Rx、Ry、Rz全部為氫原子之無機聚矽氨烷、Rx、Ry、Rz之至少一個並非為氫原子之有機聚矽氨烷之任何一種。
作為無機聚矽氨烷係列舉將具有下列之
(在化學式中,a係表示任意之自然數。)所表示之重複單位之直鏈狀構造予以具備且具有690~2000之分子量而在一分子中具有3~10個之SiH3基之全氫化聚矽氨烷(日本特公昭63-16325號公報)、具有化學式(A)
[在化學式中,b、c係表示任意之自然數,Y1係表示氫原子或化學式(B)
(在化學式中,d係表示任意之自然數,*係表示鍵位置,Y2係表示氫原子或前述之(B)所表示之基。)所表示之基。]所表示之重複單位且具有直鏈狀構造和支鏈構造之全氫化聚矽氨烷、以及具有化學式(C)
所表示之全氫化聚矽氨烷構造且在分子內具有直鏈狀構造、支鏈構造和環狀構造之全氫化聚矽氨烷等。
作為有機聚矽氨烷係列舉(i)以-(Rx’SiHNH)-(Rx’係表示無取代或具有取代基之烷基、無取代或具有取代基之環烷基、無取代或具有取代基之鏈烯基、無取代或具有取代基之芳基、或者是烷基甲矽烷基。以下之Rx’也相同。)來作為重複單位而主要具有聚合度為3~5之環狀構造者、(ii)以-(Rx’SiHNRz’)-(Rz’係表示無取代或具有取代基之烷基、無取代或具有取代基之環烷基、無取代或具有取代基之鏈烯基、無取代或具有取代基之芳基、或者是烷基甲矽烷基。)來作為重複單位而主要具有聚合度為3~5之環狀構造者、(iii)以-(Rx’Ry’SiNH)-(Ry’係表示無取代或具有取代基之烷基、無取代或具有取代基之環烷基、無取代或具有取代基之鏈烯基、無取代或具有取代基之芳基、或者是烷基甲矽烷基。)來作為重複單位而主要具有聚合度為3~5之環狀構造者、(iv)在分子內具有藉由下列之化學式而表示之構造之聚有機(氫化)矽氨烷
、以及(v)具有藉由下列之化學式
[Rx’、Ry’係表示相同於前面敘述之意義,e、f係表示任意之自然數,Y3係表示氫原子或化學式(E)
(在化學式中,g係表示任意之自然數,*係表示鍵位置,Y4係表示氫原子或前述之(E)所表示之基。)所表示之基。]所表示之重複單位構造之聚矽氨烷等。
前述之有機聚矽氨烷係可以藉由向來習知之方法而進行製造。例如可以藉由在以下列之化學式(2)所表示之無取代或具有取代基之鹵化矽烷化合物和二級胺之反應生成物,反應氨或一級胺而得到。
R1 4-mSiXm (2)
(在化學式(2)中,m係表示2或3,X係表示鹵素原子,R1係表示前述之Rx、Ry、Rz、Rx’、Ry’、Rz’之任何一種取代基。)
使用之二級胺、氨及一級胺係可以配合作為目的之聚矽氨烷化合物之構造而適度地進行選擇。
此外,在本發明,作為聚矽氨烷化合物係也可以使用聚矽氨烷變性物。作為聚矽氨烷變性物係列舉例如包含金屬原子(該金屬原子係可以形成交聯。)之聚金屬矽氨烷、重複單位藉由[(SiH2)g(NH)h]及[(SiH2)iO](在化學式中,g、h、i係分別獨立地成為1、2或3。)所表示之聚矽氧烷(日本特開昭62-195024號公報)、在聚矽氨烷來反應硼化合物而製造之聚硼矽氨烷(日本特開平2-84437號公報)、反應聚矽氨烷和金屬醇鹽而製造之聚金屬矽氨烷(日本特開昭63-81122號公報等)、無機矽氨烷高聚物或改質聚矽氨烷(日本特開平1-138108號公報等)、在聚矽氨烷來導入有機成分之共聚矽氨烷(日本特開平2-175726號公報等)、在聚矽氨烷來加成或添加用以促進陶瓷化之觸媒化合物之低溫陶瓷化聚矽氨烷(日本特開平5-238827號公報等)、矽醇鹽加成聚矽氨烷(日本特開平5-238827號公報)、縮水甘油加成聚矽氨烷(日本特開平6-122852號公報)、乙醯丙酮錯合物加成聚矽氨烷(日本特開平6-306329號公報)、金屬羧酸鹽加成聚矽氨烷(日本特開平6-299118號公報等)、在前述之聚矽氨烷或其變性物來添加胺類及/或酸類而組成之聚矽氨烷組成物(日本特開平9-31333號公報)、在全氫化聚矽氨烷而甲醇等之醇或六甲基二矽氨烷來加成於末端N原子而得到之變性聚矽氨烷(日本特開平5-345826號公報、日本特開平4-63833號公報)等。
即使是在這些當中,作為使用於本發明之聚矽氨烷化合物係也最好是Rx、Ry、Rz全部為氫原子之無機聚矽氨烷、Rx、Ry、Rz之至少一個並非為氫原子之有機聚矽氨烷,由可以形成具有得到容易性及良好之氣體障蔽性之注入層之觀點來看的話,則更加理想是無機聚矽氨烷。
使用之聚矽氨烷化合物之數平均分子量係並無特別限定,但是,最好是100~50,000。
此外,在本發明,聚矽氨烷化合物係可以仍然直接地使用市面販賣之市面販賣品,來作為玻璃塗佈材料等。
聚矽氨烷層係除了聚矽氨烷化合物以外,也可以在不妨礙本發明目的之範圍,來包含其他成分。作為其他成分係列舉硬化劑、其他之高分子、老化防止劑、光安定劑、難燃劑等。
聚矽氨烷層中之聚矽氨烷化合物之含有量係由可以形成具有良好之氣體障蔽性之離子注入層之觀點來看的話,則最好是50重量%以上,更加理想是70重量%以上。
作為形成聚矽氨烷層之方法係並無特別限制,列舉例如含有聚矽氨烷化合物之至少一種、由於要求之其他成分以及溶劑等之層形成用溶液,來塗佈於前述之底塗佈層之上,適度地乾燥得到之塗膜而形成之方法。
此外,聚矽氨烷層係也可以藉由二甲基二矽氨烷、四甲基二矽氨烷、六甲基二矽氨烷等之電漿聚合性矽氨烷化合物,接觸到塑膠成形體,施行電漿聚合處理,而形成聚矽氨烷層(日本特開平9-143289號公報)。
聚有機矽氧烷系化合物係將具有水解性官能基矽烷化合物予以縮聚而得到之化合物。
在聚有機矽氧烷系化合物之主鏈構造,並無限制,可以是直鏈狀、梯形狀、籠狀之任何一種。
例如分別列舉:藉由下列之化學式(a)所表示之構造來作為前述直鏈狀之主鏈構造、藉由下列之化學式(b)所表示之構造來作為梯形狀之主鏈構造、例如藉由下列之化學式(c)所表示之構造來作為籠狀之主鏈構造。
在化學式中,Rx”、Ry”、Rz”係分別獨立地表示氫原子、無取代或具有取代基之烷基、無取代或具有取代基之鏈烯基、無取代或具有取代基之芳基等之非水解性基。此外,化學式(a)之複數個之Rx”、化學式(b)之複數個之Ry”以及化學式(c)之複數個之Rz”係可以分別相同或不同。但是,前述化學式(a)之Rx”係2個皆非氫原子。
作為前述之無取代或具有取代基之烷基之烷基係列舉例如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、t-丁基、n-戊基、異戊基、新戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基等之碳數1~10之烷基。
作為鏈烯基係列舉例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基等之碳數2~10之鏈烯基。
作為前述烷基及鏈烯基之取代基係列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子;羥基;硫代基;環氧基;環氧丙氧基;(甲基)丙烯醯氧基;苯基、4-甲基苯基、4-氯代苯基等之無取代或具有取代基之芳基等。
作為無取代或具有取代基之芳基之芳基係列舉例如苯基、1-萘基、2-萘基等之碳數6~10之芳基。
作為前述芳基之取代基係列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子;甲基、乙基等之碳數1~6之烷基;甲氧基、乙氧基等之碳數1~6之烷氧基;硝基;氰基;羥基;硫代基;環氧基;環氧丙氧基;(甲基)丙烯醯氧基;苯基、4-甲基苯基、4-氯代苯基等之無取代或具有取代基之芳基等。
即使是在這些當中,作為Rx、Ry、Rz係也最好是氫原子、碳數1~6之烷基或苯基,特別最好是碳數1~6之烷基。
作為聚有機矽氧烷系化合物係最好是藉由前述之化學式(a)所表示之直鏈狀之化合物,由可以形成具有得到容易性及良好之氣體障蔽性之層之觀點來看的話,則更加理想是在前述之化學式(a)而2個之Rx皆為甲基之化合物之聚二甲基矽氧烷。
聚有機矽氧烷系化合物係例如可以藉由將具有水解性官能基之矽烷化合物予以縮聚之習知之製造方法而得到。
使用之矽烷化合物係可以配合作為目的之聚有機矽氧烷系化合物之構造而適度地進行選擇。作為理想之具體例係列舉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、二乙基二乙氧基矽烷等之2官能基矽烷化合物;甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、n-丙基三甲氧基矽烷、n-丁基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基二乙氧基甲氧基矽烷等之3官能基矽烷化合物;四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四n-丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四n-丁氧基矽烷、四t-丁氧基矽烷、四s-丁氧基矽烷、甲氧基三乙氧基矽烷、二甲氧基二乙氧基矽烷、三甲氧基乙氧基矽烷等之4官能基矽烷化合物等。
此外,聚有機矽氧烷系化合物係可以仍然直接地使用市面販賣之市面販賣品,來作為剝離劑、接著劑、密封膠、塗料等。
聚羰矽烷系化合物係在分子內之主鏈具有(-Si-C-)鍵之高分子化合物。即使是在其中,作為使用於本發明之聚羰矽烷系化合物係也最好是包含藉由下列之化學式(d)所表示之重複單位。
在化學式中,Rw、Rv係分別獨立地表示氫原子、羥基、烷基、芳基、鏈烯基或1價之雜環基。複數個之Rw、Rv係可以分別相同或不同。
作為Rw、Rv之烷基、芳基、鏈烯基係列舉相同於例舉作為前述Rx等之同樣者。
作為1價雜環基之雜環係如果是除了碳原子以外而包含氧原子、氮原子、硫原子等之至少一個異原子之3~10員之環狀化合物的話,則並無特別限制。
作為1價雜環基之具體例係列舉2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-噻嗯基、3-噻嗯基、2-呋喃基、3-呋喃基、3-吡唑啉基、4-吡唑啉基、2-咪唑基、4-咪唑基、1,2,4-三嗪-3-醯基、1,2,4-三嗪-5-醯基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、3-噠嗪基、4-噠嗪基、2-吡嗪基、2-(1,3,5-三嗪基)基、3-(1,2,4-三嗪基)基、6-(1,2,4-三嗪基)基、2-噻唑基、5-噻唑基、3-異噻唑基、5-異噻唑基、2-(1,3,4-噻二唑基)基、3-(1,2,4-噻二唑基)基、2-噁唑基、4-噁唑基、3-異噁唑基、5-異噁唑基、2-(1,3,4-噁二唑基)基、3-(1,2,4-噁二唑基)基、5-(1,2,3-噁二唑基)基等。
這些基係可以在任意之位置,具有烷基、芳基、烷氧基、芳氧基等之取代基。
R係表示烷撐基、丙炔基或2價之雜環基。
作為R之烷撐基係列舉亞甲基、乙烯基、丙烯基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基等之碳數1~10之烷撐基。
作為丙炔基係列舉p-亞苯基、1,4-亞萘基、2,5-亞萘基等之碳數6~20之丙炔基。
作為2價之雜環基係如果是除了碳原子以外而由包含氧原子、氮原子、硫原子等之異原子之至少一個之3~10員之雜環化合物來導引之2價基的話,則並無特別限制。
作為2價雜環基之具體例係列舉2,5-噻吩二醯基等之噻吩二醯基;2,5-呋喃二醯基等之呋喃二醯基;2,5-硒吩二醯基等之硒吩二醯基;2,5-吡咯二醯基等之吡咯二醯基;2,5-吡啶二醯基、2,6-吡啶二醯基等之吡啶二醯基;2,5-噻吩並[3,2-b]噻吩二醯基、2,5-噻吩並[2,3-b]噻吩二醯基等之噻吩並噻吩二醯基;2,6-喹啉二醯基等之喹啉二醯基;1,4-異喹啉二醯基、1,5-異喹啉二醯基等之異喹啉二醯基;5,8-喹喔啉二醯基等之喹喔啉二醯基;4,7-苯并[1,2,5]噻二唑二醯基等之苯并[1,2,5]噻二唑二醯基;4,7-苯并噻唑二醯基等之苯并噻唑二醯基;2,7-咔唑二醯基、3,6-咔唑二醯基等之咔唑二醯基;3,7-吩噁嗪二醯基等之吩噁嗪二醯基;3,7-吩噻嗪二醯基等之吩噻嗪二醯基;2,7-二苯并矽環戊二烯二醯基等之二苯并矽環戊二烯二醯基;2,6-苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩二醯基、2,6-苯并[1,2-b:5,4-b’]二噻吩二醯基、2,6-苯并[2,1-b:3,4-b’]二噻吩二醯基、2,6-苯并[1,2-b:3,4-b’]二噻吩二醯基、2,6-苯并[1,2-b:3,4-b’]二噻吩二醯基等之苯并二噻吩二醯基等。
此外,R之烷撐基、丙炔基、2價之雜環基係可以在任意之位置,具有烷基、芳基、烷氧基、鹵素原子等之取代基。
即使是在這些當中,也在化學式(1),更加理想是Rw、Rv分別獨立地成為氫原子、烷基或芳基,包含R為烷撐基或丙炔基之重複單位,甚至最好是Rw、Rv分別獨立地成為氫原子或烷基,包含R為烷撐基之重複單位。
具有藉由化學式(d)所表示之重複單位之聚羰矽烷系化合物之重量平均分子量係通常為400~12,000。
作為聚羰矽烷系化合物之製造方法係並無特別限定,可以採用向來習知之方法。列舉例如藉由聚矽烷之熱分解聚合而進行製造之方法(日本特開昭51-126300號公報)、藉由聚(二甲基矽烷)之熱轉位而進行製造之方法(Journal of Materials Science,2569-2576,Vol. 13,1978)、藉由氯甲基三氯矽烷之格利雅(Grignard)反應而得到聚羰矽烷系化合物之方法(Organometallics,1336-1344,Vol. 10,1991)、藉由二矽環丁烷類之開環聚合而進行製造之方法(Journal of Organometallic Chemistry,1-10,Vol. 521,1996)、藉由在具有二甲基羰矽烷和含SiH基矽烷之構造單位之原料聚合物來在鹼性觸媒之存在下而反應水及/或醇來進行製造之方法(日本特開2006-117917號公報)、以n-丁基鋰等之有機典型金屬化合物作為起始劑而對於在末端具有三甲基錫等之有機金屬基之羰矽烷來進行聚合反應而進行製造之方法(日本特開2001-328991號公報)等。
聚矽烷系化合物係在分子內具有(-Si-Si-)鍵之高分子化合物。作為此種聚矽烷系化合物係列舉具有由藉著下列之化學式(e)所表示之構造單位而選擇之至少一種重複單位之化合物。
在化學式(e)中,Rq及Rr係相同或不同,表示氫原子、鏈烯基、環烷基、環鏈烯基、芳基、羥基、烷氧基、環烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、可以具有取代基之胺基、甲矽烷基或鹵素原子。
作為Rq及Rr之烷基、鏈烯基、芳基係列舉相同於藉由前述Rx等而例舉之同樣者。
作為環烷基係列舉環戊基、環己基、甲基環己基等之碳數3~10之環鏈烯基。
作為環鏈烯基係列舉環戊烯基、環己烯基等之碳數4~10之環鏈烯基。
作為烷氧基係列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、t-丁氧基、戊氧基等之碳數1~10之烷氧基。
作為環烷氧基係列舉環戊氧基、環己氧基等之碳數3~10之環烷氧基。
作為芳氧基係列舉苯氧基、萘氧基等之碳數6~20之芳氧基。
作為芳烷氧基係列舉苄氧基、苯乙氧基、苯基丙氧基等之碳數7~20之芳烷氧基。
作為可以具有取代基之胺基係列舉胺基;藉由烷基、環烷基、芳基、芳烷基、醯基等而取代之N-單或N,N-二取代胺基等。
作為甲矽烷基係列舉甲矽烷基、乙矽烷基、丙矽烷基等之Si1-10矽烷基(最好是Si1-6矽烷基)、取代矽烷基(例如藉由烷基、環烷基、芳基、芳烷氧、烷氧基等而取代之取代矽烷基)等。
作為鹵素原子係列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
前述之環烷基、環鏈烯基、烷氧基、環烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、甲矽烷基係可以具有鹵素原子、烷基、芳基、烷氧基等之取代基。
即使是在這些當中,也由於得到本發明之更加良好之效果,因此,最好是包含藉由前述之化學式(e)所表示之重複單位之化合物,在化學式(e),更加理想是包含Rq、Rr分別獨立地成為氫原子、羥基、烷基、芳基、烷氧基、胺基或甲矽烷基之重複單位之化合物,在化學式(e),甚至最好是包含Rq、Rr分別獨立地成為氫原子、烷基或芳基之重複單位之化合物,聚矽烷系化合物之形態係並無特別限定,可以是非環狀聚矽烷(直鏈狀聚矽烷、支鏈狀聚矽烷、網目狀聚矽烷等)或環狀聚矽烷等之均聚物,也可以是隨機共聚物、嵌段共聚物、交互共聚物、梳子型共聚物等之共聚物。
在聚矽烷系化合物為非環狀聚矽烷之狀態下,聚矽烷系化合物之末端基(末端取代基)係可以是氫原子,也可以是鹵素原子(氯原子等)、烷基、羥基、烷氧基、甲矽烷基等。
作為聚矽烷系化合物之具體例係列舉聚二甲基矽烷、聚(甲基丙基矽烷)、聚(甲基丁基矽烷)、聚(甲基戊基矽烷)、聚(二丁基矽烷)、聚(二己基矽烷)等之聚二烷基矽烷、聚(二苯基矽烷)等之聚二芳基矽烷、聚(甲基苯基矽烷)等之聚(烷基芳基矽烷)等之均聚物;二甲基矽烷-甲基己基矽烷共聚物等之二烷基矽烷和其他之二烷基矽烷之共聚物、苯基矽烷-甲基苯基矽烷共聚物等之芳基矽烷-烷基芳基矽烷共聚物、二甲基矽烷-甲基苯基矽烷共聚物、二甲基矽烷-苯基己基矽烷共聚物、二甲基矽烷-甲基萘基矽烷共聚物、甲基丙基矽烷-甲基苯基矽烷共聚物等之二烷基矽烷-烷基芳基矽烷共聚物等之共聚物等。
此外,關於聚矽烷系化合物而言,詳細地說,例如記載於R. D. Miller、J. Michl;Chemical Review、第89卷、1359頁(1989)、N. Matsumoto;Japanese Journal of Physics、第37卷、5425頁(1998)等。在本發明,可以使用記載於這些文獻之聚矽烷系化合物。
聚矽烷系化合物之平均聚合度(例如數平均聚合度)係通常為5~400,最好是10~350,更加理想是20~300程度。
此外,聚矽烷系化合物之重量平均分子量係300~100,000,最好是400~50,000,甚至最好是500~30,000程度。
許多之聚矽烷系化合物係習知物質,可以使用習知之方法而進行製造。列舉例如以鎂作為還原劑而對於鹵化矽烷類來進行脫鹵代縮聚之方法(「鎂還原法」、WO98/29476號公報等)、在鹼金屬之存在下而對於鹵化矽烷類來進行脫鹵代縮聚之方法(「拍琴(Kipping)法」、J. Am. Chem. Soc.,110,124(1988)、Macromolecules,23,3423(1990)等)、藉由電極還原而對於鹵化矽烷類來進行脫鹵代縮聚之方法(J. Chem. Soc.,Chem. Commun.,1161(1990)、J. Chem. Soc.,Chem. Commun. 897(1992)等)、在特定之聚合用金屬觸媒之存在下而對於氫化矽烷類來進行脫氫縮合之方法(日本特開平4-334551號公報等)、藉由以聯苯基等而進行交聯之乙矽烷之陰離子聚合來造成之方法(Macromolecules,23,4494(1990)等)、藉由環狀矽烷類之開環聚合而造成之方法等。
前述之高分子層係除了這些化合物以外,還可以在不妨礙本發明目的之範圍,包含其他成分。作為其他成分係列舉硬化劑、其他之高分子化合物、老化防止劑、光安定劑、難燃劑等。
作為形成高分子層之方法係並無特別限制,列舉例如含有高分子化合物之至少一種、由於要求之其他成分以及溶劑等之層形成用溶液,來塗佈於前述之底塗佈層上,適度地乾燥得到之塗膜而形成之方法。
作為塗佈裝置係可以使用旋轉塗佈器、刮刀塗敷器、照相凹版印刷塗佈器等之習知裝置。
由於得到之塗膜之乾燥、薄膜之氣體障蔽性之提升,因此,最好是加熱塗膜。加熱係在80~150℃,進行數十秒鐘至數十分鐘。
形成之高分子層之厚度係並無特別限制,但是,通常為20nm~1000nm,最好是30~500nm,更加理想是40~200nm。
在本發明,高分子層之厚度係即使是奈米位級,也可以得到具有充分之氣體障蔽性能之薄膜。
前述(I)之氣體障蔽層係在高分子層來注入離子而得到。
注入至高分子層之離子之注入量係可以配合形成之成形體之使用目的(必要之氣體障蔽性、透明性等)等而適度地決定。
作為注入之離子係列舉氬、氦、氖、氪、氙等之稀有氣體之離子;氟碳、氫、氮、氧、二氧化碳、氯、氟、硫等之離子;甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等之鏈烷系氣體類之離子;乙烯、丙烯、丁烯、戊烯等之鏈烯系氣體類之離子;戊二烯、丁二烯等之脂肪族二烯烴系氣體類之離子;乙炔、甲基乙炔等之炔烴系氣體類之離子;苯、甲苯、二甲苯、茚、萘、菲等之芳香族烴系氣體類之離子;環丙烷、環己烷等之環鏈烷系氣體類之離子;環戊烯、環己烯等之環鏈烯系氣體類之離子;金、銀、銅、白金、鎳、鈀、鉻、鈦、鉬、鈮、鉭、鎢、鋁等之導電性金屬離子;矽烷(SiH4)或有機矽化合物之離子等。
作為有機矽化合物係列舉四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四n-丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四n-丁氧基矽烷、四t-丁氧基矽烷等之四烷氧基矽烷;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、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基矽烷等之無取代或具有取代基之烷基烷氧基矽烷;二苯基二甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷等之芳基烷氧基矽烷;六甲基二矽氧烷(HMDSO)等之二矽氧烷;雙(二甲基胺基)二甲基矽烷、雙(二甲基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(乙基胺基)二甲基矽烷、二乙基胺基三甲基矽烷、二甲基胺基二甲基矽烷、四個二甲基胺基矽烷、三(二甲基胺基)矽烷等之胺基矽烷;六甲基二矽氨烷、六甲基環三矽氨烷、七甲基二矽氨烷、九甲基三矽氨烷、八甲基環四矽氨烷、四甲基二矽氨烷等之矽氨烷;四異氰酸酯矽烷等之氰酸酯矽烷;三乙氧基氟矽烷等之鹵矽烷;二烯丙基二甲基矽烷、烯丙基三甲基矽烷等之鏈烯基矽烷;二-t-丁基矽烷、1,3-二矽丁烷、雙(三甲基甲矽烷基)甲烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、三(三甲基甲矽烷基)甲烷、三(三甲基甲矽烷基)矽烷、苄基三甲基甲矽烷等之無取代或具有取代基之烷基矽烷;雙(三甲基甲矽烷基)乙炔、三甲基甲矽烷基乙炔、1-(三甲基甲矽烷基)-1-丙炔等之甲矽烷基炔烴;1,4-雙三甲基甲矽烷基-1,3-丁二炔、環戊二烯基三甲基矽烷等之甲矽烷基鏈烯;苯基二甲基矽烷、苯基三甲基矽烷等之芳基炔烴矽烷;炔丙基三甲基矽烷等之炔基炔烴矽烷;乙烯基三甲基矽烷等之鏈烯基炔烴矽烷;六甲基二矽烷等之二矽烷;八甲基環四矽氧烷、四甲基環四矽氧烷、六甲基環四矽氧烷等之矽氧烷;N,O-雙(三甲基甲矽烷基)乙醯胺;雙(三甲基甲矽烷基)碳化二亞胺等。
這些離子係可以單獨一種或者是組合二種以上而使用。
即使是在其中,也可以更加簡便地進行注入,得到具有特別良好之氣體障蔽性之氣體障蔽層,因此,最好是由氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙和氪而組成之群組來選出之至少一種之離子。
離子之注入量係可以配合形成之成形體之使用目的(必要之氣體障蔽性、透明性等)等而適度地決定。
作為注入離子之方法係並無特別限定,但是,列舉照射藉由電場而加速之離子(離子束)之方法、注入電漿中之離子之方法等。即使是在其中,也在本發明,由於簡便地得到氣體障蔽性之成形體,因此,最好是後者之注入電漿離子之方法。
電漿離子注入係例如可以藉由在包含稀有氣體等之電漿生成氣體之氣氛下,產生電漿,在高分子層,施加負的高電壓脈衝,而使得該電漿中之離子(陽離子),注入至含有含矽化合物之層之表面部來進行。
可以藉由離子之種類或施加電壓、處理時間等之注入條件,而控制注入離子之部分之厚度,可以配合含有含矽化合物之層之厚度、成形體之使用目的等而進行決定,但是,通常為10~1000nm。
注入離子係可以藉由使用X射線光電子分光分析(XPS),進行由表面開始至10nm附近之元素分析測定,而進行確認。
[(Ⅱ)之氣體障蔽層]
(Ⅱ)之氣體障蔽層係由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成,表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之存在比例為60~75%、最好是60~72%、更加理想是63~70%,氮原子之存在比例為0~10%、最好是0.1~8%、更加理想是0.1~6%,矽原子之存在比例為25~35%、最好是27~35%、更加理想是29~32%,表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3的層。
作為此種氣體障蔽層係列舉例如前述之在包含聚矽氨烷化合物之層來注入離子而得到之層。
前述氣體障蔽層之所謂表層部係指氣體障蔽層之表面以及由該表面開始沿著深度方向而直到5nm為止之區域。此外,氣體障蔽層之表面係包含和其他層之境界面之意義。
表層部之氧原子、氮原子和矽原子之存在比例係藉由在實施例來說明之方法而進行測定。
膜密度係可以使用X射線反射率法(XRR)而算出。
X射線係在藉由相對於基板上之薄膜呈非常淺之角度而進行入射時,進行全反射。在入射X射線之角度成為全反射臨界角以上之時,X射線係侵入至薄膜內部,在薄膜表面或界面,分成為透過波和反射波,干涉反射波。可以藉由解析全反射臨界角而求出膜密度。此外,可以改變入射角度,同時,進行測定,由隨著光路差之變化而造成之反射波之干涉訊號之解析,也求出薄膜之膜厚。
膜密度係可以藉由以下之方法而進行測定。
一般而言,知道物質相對於X射線之折射率n以及折射率n之實部部分之δ係成為以下之公式1及公式2。
在此,rc係表示電子之古典半徑(2.818×10-15m),N0係表示阿伏伽德羅(Avogadro)數,λ係表示X射線之波長,ρ係表示膜密度(g/cm3),Zi、Mi、xi係分別表示第i個原子之原子編號、原子量及原子數比(莫爾數比),fi’係表示第i個原子之原子散亂因子(異常分數項)。此外,全反射臨界角度θc係在忽視關係到吸收之β之時,藉由公式3而賦予。
因此,可以由公式2及公式3之關係,藉著公式4而求出膜密度ρ。
在此,θc係可以藉由X射線反射率而求出之值,rc、N0、λ係常數,Zi、Mi、fi’係分別在構成原子,成為固有值。此外,關於xi:原子數比(莫爾數比),使用由XPS測定而得到之結果。
氣體障蔽層之表層部之膜密度係藉由在實施例來說明之方法而進行測定,使用公式4而得到。
在本發明,氣體障蔽層之厚度係並無特別限制,但是,通常為20nm至100μm,最好是30~500nm,更加理想是40~200nm。
在本發明,氣體障蔽層係即使是奈米位級,也可以得到具有充分之氣體障蔽性能之成形體。
本發明之成形體係在基材層上,透過底塗佈層而具有氣體障蔽層,但是,也可以另外包含其他層。此外,其他層係可以是單層,也可以是同種或異種之2層以上。作為其他層係列舉例如無機化合物層、導電體層、撞擊吸收層等。
無機化合物層係由無機化合物之一種或二種以上而組成之層。作為無機化合物係一般可以進行真空成膜,具有氣體障蔽性,列舉例如無機氧化物、無機氮化物、無機碳化物、無機硫化物、成為這些之複合體之無機氧化氮化物、無機氧化碳化物、無機氮化碳化物、無機氧化氮化碳化物等。
無機化合物層之厚度係通常為10~1000nm,最好是20~500nm,更加理想是20~100nm之範圍。
作為構成導電體層之材料係列舉金屬、合金、金屬氧化物、電傳導性化合物、這些之混合物等。具體地列舉摻雜銻之氧化錫(ATO);摻雜氟之氧化錫(FTO);氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅銦(IZO)等之半導電性金屬氧化物;金、銀、鉻、鎳等之金屬;這些金屬和導電性金屬氧化物之混合物;碘化銅、硫化銅等之無機導電性物質;聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等之有機導電性材料等。
作為導電體層之形成方法係並無特別限制。列舉例如蒸鍍法、濺鍍法、離子植入法、熱CVD法、電漿CVD法等。
導電體層之厚度係可以配合其用途等而適度地選擇。通常為10nm至50μm,最好是20nm至20μm。
撞擊吸收層係用以在氣體障蔽層來施加撞擊之時,保護氣體障蔽層。形成撞擊吸收層之素材係並無特別限定,但是,列舉例如丙烯系樹脂、胺基甲酸乙酯系樹脂、矽酮系樹脂、烯烴系樹脂、橡膠系材料等。
此外,作為黏著劑、塗佈劑、密封劑等係也可以使用市面販賣者,特別最好是丙烯系黏著劑、矽酮系黏著劑、橡膠系黏著劑等之黏著劑。
作為撞擊吸收層之形成方法係並無特別限制,列舉例如相同於包含前述含矽化合物之層之形成方法,包含形成前述撞擊吸收層之素材(黏著劑等)以及由於要求之溶劑等之其他成分之撞擊吸收層形成用溶液,來塗佈於應該層積之層上,乾燥得到之塗膜,由於要求,來進行加熱等而形成之方法。
此外,也可以另外在剝離基材上,成膜撞擊吸收層,得到之膜來轉印於應該層積之層上,進行層積。
撞擊吸收層之厚度係通常為1~100μm,最好是5~50μm。
在本發明之成形體包含其他層之狀態下,只要底塗佈層和氣體障蔽層呈鄰接的話,則其他層之配置位置係並無特別限定。
此外,氣體障蔽層係可以在基材層之單面,透過底塗佈層而形成,也可以在基材層之雙面,分別透過底塗佈層而形成。
本發明之成形體係具有良好之層間密合性。本發明之成形體具有良好之層間密合性係例如可以藉由棋盤孔試驗而進行確認。
本發明之成形體係具有良好之氣體障蔽性和透明性。本發明之成形體具有氣體障蔽性係可以由本發明之成形體之水蒸氣透過率變小而進行確認。水蒸氣透過率係例如在40℃、相對濕度90%之氣氛下,最好是0.5g/m2/day以下。此外,成形體之水蒸氣等之透過率係可以使用習知之氣體透過率測定裝置而進行測定。
2)成形體之製造方法
本發明之第2種係製造本發明之成形體之方法,具有:在由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成之底塗佈層形成於表面之基材之前述底塗佈層上,形成包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層之製程;以及在前述高分子層之表面部,注入離子之製程。
本發明之成形體具有良好之透明性係可以由本發明之成形體之全光線透過率變高而進行確認。
本發明之成形體係最好是根據JIS K7361-1之全光線透過率為84%以上。
作為在基材層之上形成底塗佈層而還在其上面形成高分子層之方法係並無特別限制,但是,最好是藉由在前述之基材層之上形成底塗佈層之方法而形成底塗佈層之後,在得到之底塗佈層上,形成高分子層。
此外,最好是在基材層上,沿著一定方向,搬送至少包含碳原子、氧原子和矽原子之底塗佈層以及包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而選出之至少一種之高分子層按照該順序而進行層積來組成之長尺狀成形物,同時,在前述高分子層之表面部,注入離子而製造成形體。
如果藉由該製造方法的話,則例如可以由捲出壓輥,來捲出長尺狀之成形物,沿著一定方向,搬送這個,同時,注入離子,藉由捲繞壓輥而進行捲繞,因此,可以連續地製造離子注入而得到之成形體。
長尺狀之成形物係如果是高分子層形成在表面部的話,則可以包含其他層。作為其他層係列舉相同於前面敘述者。
成形物之厚度係由捲出、捲繞及搬送之操作性之觀點來看的話,則最好是1μm~500μm,更加理想是5μm~300μm。
在高分子層來注入離子之方法係並無特別限定。即使是在其中,也特別最好是藉由電漿離子注入法而在前述層之表面部來注入離子之方法。
電漿離子注入法係藉由在曝露於電漿中之表面具有高分子層之成形物,施加負的高電壓脈衝,而使得電漿中之離子,注入至前述層之表面部,注入離子之方法。
作為電漿離子注入法係最好是(A)使得存在於使用外部電場而產生之電漿中之離子,注入至前述層之表面部之方法;或者是(B)不使用外部電場,使得存在於僅藉由以施加於前述層之負的高電壓脈衝來造成之電場而產生之電漿中之離子,注入至前述層之表面部之方法。
在前述(A)之方法,在注入離子時之壓力(電漿離子注入時之壓力)係最好是0.01~1Pa。在電漿離子注入時之壓力位處於此種範圍時,能夠簡便且效率良好地形成均勻之離子注入層,可以效率良好地形成兼具透明性和氣體障蔽性之離子注入層。
前述(B)之方法係不需要提高減壓度,處理之操作變得簡便,也可以大幅度地縮短處理時間。此外,可以涵蓋前述層之整體而均勻地進行處理,可以在施加負的高電壓脈衝之時,以高能量,在層之表面部,連續地注入電漿中之離子。此外,不需要radio frequency(高頻;在以下,縮寫為「RF」。)或微波等之高頻電力源等之特別之其他手段,可以藉由在層,僅施加負的高電壓脈衝,而在層之表面部,均勻地注入良質之離子。
即使是在前述(A)及(B)之任何一種方法,也在施加負的高電壓脈衝之時、也就是注入離子時之脈衝幅寬係最好是1~15μsec。在脈衝幅寬位處於此種範圍時,能夠更加簡便且效率良好地形成透明且均勻之離子注入層。
此外,在產生電漿時之施加電壓係最好是-1kV~-50kV,更加理想是-1kV~-30kV,特別最好是-5kV~-20kV。在以施加電壓大於-1kV之值來進行離子注入之時,離子注入量(摻雜量)變得不充分,無法得到要求之性能。另一方面,在以小於-50kV之值來進行離子注入之時,於離子注入時,成形體係帶電,並且,發生對於成形體之著色等之意外,變得不理想。
電漿離子注入之離子種係正如前面之敘述。可以更加簡便地進行離子注入,能夠效率良好地製造具有透明且良好之氣體障蔽性之成形體,因此,最好是氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙、氪,更加理想是氮、氧、氬、氦。
在層之表面部來注入電漿中之離子之際,使用電漿離子注入裝置。
作為電漿離子注入裝置係具體地列舉(α)藉由電漿,而均等地包圍在高分子層(在以下,稱為「離子注入之層」。)施加負的高電壓脈衝之場通來重疊高頻電力而進行離子注入之層之周圍,激發、注入、撞擊、堆積電漿中之離子之裝置(日本特開2001-26887號公報);(β)在處理室內,設置天線,在電漿到達至賦予高頻電力而產生電漿來進行離子注入之層周圍之後,藉由在進行離子注入之層,交互地施加正和負的脈衝,而加熱以正脈衝來激發‧撞擊電漿中之電子而進行離子注入之層,控制脈衝常數,進行溫度控制,並且,施加負脈衝,激發、注入電漿中之離子之裝置(日本特開2001-156013號公報);(γ)使用微波等之高頻電力源等之外部電場,產生電漿,施加高電壓脈衝,激發、注入電漿中之離子之電漿離子注入裝置;以及(δ)不使用外部電場,注入僅藉由以高電壓脈衝之施加來產生之電場而發生之電漿中之離子之電漿離子注入裝置等。
即使是在這些當中,也由於處理之操作變得簡便,也可以大幅度地縮短處理時間,適合於連續使用,因此,最好是使用(γ)或(δ)之電漿離子注入裝置。
在以下,就使用前述(γ)及(δ)之電漿離子注入裝置之方法而言,列舉記載於國際公開WO2010/021326號公報者。
在前述(γ)及(δ)之電漿離子注入裝置,藉由高電壓脈衝電源而兼用產生電漿之電漿產生手段,因此,不需要RF或微波等之高頻電力源等之特別之其他手段,可以僅藉由施加負的高電壓脈衝,而產生電漿,在高分子層之表面部,注入電漿中之離子,連續地形成離子注入層,量產形成離子注入層之成形體。
3)電子裝置用元件及電子裝置
本發明之電子裝置用元件,其特徵在於:由本發明之成形體而組成。因此,本發明之電子裝置用元件係具有良好之氣體障蔽性,因此,可以防止由於水蒸氣等之氣體而造成之元件之惡化。此外,光透過性呈良好,因此,可以適合使用在觸控面板、液晶顯示器、EL顯示器等之顯示器元件;太陽能電池背光板等之元件。
本發明之電子裝置係具備本發明之電子裝置用元件。作為具體例係列舉觸控面板、液晶顯示器、有機EL顯示器、無機EL顯示器、電子紙、太陽能電池等。
本發明之電子裝置係具備由本發明之成形體而組成之電子裝置用元件,因此,具有良好之氣體障蔽性和層間密合性、甚至透明性。
【實施例】
在以下,列舉實施例而更加詳細地說明本發明。但是,本發明係完全非限定於以下之實施例。
使用之X射線光電子分光測定裝置和測定條件、藉由X射線反射率法而造成之膜密度測定方法、電漿離子注入裝置、水蒸氣透過率測定裝置和測定條件、全光線透過率之測定以及層間密合性評價試驗方法係正如以下。此外,使用之電漿離子注入裝置係使用外部電場而進行離子注入之裝置。
(電漿離子注入裝置)
RF電源:日本電子公司製、型號「RF」56000
高電壓脈衝電源:栗田製作所公司製、「PV-3-HSHV-0835」
(X射線光電子分光測定裝置)
測定裝置:「PHI Quantera SXM」、ULVAC-PHI公司製
測定條件:
●X射線源:AlKα
●X射線束徑:100μm
●電力值:25W
●電壓:15Kv
●取出角度:45°
●真空度:5.0×10-8Pa
藉由該測定條件而進行下列(1)、(2)、(3)之測定。
(1)注入之離子之測定
藉由在得到之成形體之電漿離子注入之面,使用XPS(ULVAC-PHI公司製),進行由表面開始10nm附近之元素分析測定,而確認有無離子之注入。
(2)底塗佈層之測定
藉由以下列之濺鍍條件來造成之濺鍍,而僅除去成形體之氣體障蔽層,露出底塗佈層和氣體障蔽層側之境界部,以前述之測定條件,來測定得到之成形體之底塗佈層和氣體障蔽層側之層境界部之氧原子、碳原子及矽原子之存在比例、以及矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置。
●濺鍍條件
濺鍍氣體:氬
施加電壓:-4kV
(3)基材層表面之測定
就無設置底塗佈層之比較例2~4而測定由基材層之表面開始之深度方向10nm區域之氧原子、碳原子及矽原子之存在比例。
(藉由X射線反射率法而造成之膜密度測定方法)
氣體障蔽層之表層部之膜密度係藉由下列顯示之測定條件而測定X射線之反射率,求出全反射臨界角度θc,由該值而算出。
測定裝置及測定條件係正如以下。
測定裝置:薄膜評價用試料水平型X射線繞射裝置「SmartLab」、Rigaku公司製
測定條件:
X射線源:Cu-Kα1(波長:1.54059)
光學系:並行束光學系
入射側縫隙系:Ge(220)2結晶、高度限制縫隙5mm、入射縫隙0.05mm
受光側縫隙系:受光縫隙0.10mm、太陽縫隙5°
檢測器:閃爍計數管
管電壓/管電流:45kV-200mA
掃描軸:2θ/θ
掃描模式:連續掃描
掃描範圍:0.1-3.0deg.
掃描速度:1deg./min.
採樣間隔:0.002°/step
此外,原子數比(xi)係使用藉由X射線光電子分光測定而得到之氣體障蔽層之表層部之氧原子、氮原子及矽原子之存在比例。
(水蒸氣透過率之測定)
水蒸氣透過率測定裝置:mocon公司製、「PERMATRAN-W3/33」
測定條件:相對濕度90%、40℃
(成形體之全光線透過率之測定)
全光線透過率測定裝置:日本電色工業公司製、「NDH2000」
根據JIS K7361-1而進行測定。
(層間密合性評價試驗)
按照棋盤孔試驗(JIS K-5400(1990年))而觀測膜之剝離。
藉由數位式顯微鏡而觀察棋盤孔中之膜之有無剝離,求出無剝離之質量塊團孔之數目。在表中,例如100/100係表示所謂在質量塊團孔100個中而無剝離100個之意義,50/100係表示所謂在質量塊團孔100個中而無剝離50個之意義,0/100係表示所謂在質量塊團孔100個中而完全地剝離之意義。
(實施例1)
在以含有丙烯醯基之含矽化合物來作為主成分之組成物(商品名稱:AC-SQ TA-100、東亞合成公司製)而溶解於乙酸乙酯之後,添加作為光聚合起始劑之2,4,6-三甲基苯醯-二苯基膦氧化物(商品名稱:Darocure TPO、Ciba Specialty Chemical公司製)而以固態成分比,成為3質量%,調製底塗佈層形成用溶液A。
在作為基材層之聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜(商品名稱:PET25T-61M、厚度25μm、TORAY公司製;在以下,稱為「PET薄膜」。),塗佈前述之底塗佈層形成用溶液A,在120℃進行1分鐘之加熱後,使用UV光照射線,進行UV光照射(高壓水銀燈、線速度、20m/min、累積光量100mJ/cm2、波峰強度1.466W、通過次數2次),形成厚度350nm之底塗佈層。
在得到之底塗佈層上,塗佈以聚二甲基矽氧烷來作為主成分之矽酮樹脂(商品名稱:KS835、信越化學工業公司製),在120℃加熱2分鐘,形成高分子層(厚度100nm)而得到成形物。使用電漿離子注入裝置,在高分子層之表面,對於氬(Ar)進行電漿離子注入而製作成形體1。
在以下,顯示電漿離子注入之條件。
●氣體流量:100sccm
●工作比:0.5%
●重複頻率:1000Hz
●施加電壓:-10kV
●RF電源:頻率13.56MHz、施加電力1000W
●處理室之內壓:0.2Pa
●脈衝幅寬:5μsec
●處理時間(離子注入時間):5分鐘
●搬送速度:0.2m/分鐘
(實施例2)
四乙氧基矽烷(商品名稱:Z-6697、Dow Corning Toray公司製)1.90g(12.5mmol)以及3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷(商品名稱:KBM-503、信越化學工業公司製)8.79g(37.5mmol)溶解於乙酸乙酯50ml,加入蒸餾水25ml而進行混合。在得到之混合液中,作為觸媒係加入數滴之磷酸,在室溫,攪拌18小時。在反應液加入飽和碳酸氫鈉水溶液而進行中和之後,將分液之有機層予以分取。藉由硫酸鎂酐而乾燥有機層,在減壓下而餾除乙酸乙酯之後,將殘留物加入至大量之n-己烷中而得到沉澱物。接著,得到之沉澱物溶解於乙酸乙酯,在該溶液,添加作為光聚合起始劑之2,4,6-三甲基苯醯-二苯基膦氧化物(商品名稱:Darocure TPO、Ciba Specialty Chemical公司製)而以固態成分比,成為3質量%,調製底塗佈層形成用溶液B。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液B,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體2。
(實施例3)
除了在實施例2,四乙氧基矽烷之使用量為1.90g(12.5mmol)至3.81g(25.0mmol),3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷之使用量為8.79g(37.5mmol)至5.86g(25.0mmol)以外,其餘係相同於實施例2而調製底塗佈層形成用溶液C。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液C,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體3。
(實施例4)
除了在實施例2,四乙氧基矽烷之使用量為1.90g(12.5mmol)至5.71g(37.5mmol),3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷之使用量為8.79g(37.5mmol)至2.93g(12.5mmol)以外,其餘係相同於實施例2而調製底塗佈層形成用溶液D。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液D,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體4。
(實施例5)
除了在實施例2,使用三甲氧基甲基矽烷(AZMAX公司製)5.78g(42.5mmol),來取代四乙氧基矽烷1.90g(12.5mmol),3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷之使用量為8.79g(37.5mmol)至1.77g(7.5mmol)以外,其餘係相同於實施例2而調製底塗佈層形成用溶液E。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液E,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體5。
(實施例6)
除了在實施例2,使用四乙氧基矽烷7.61g(50.0mmol),來取代四乙氧基矽烷1.90g(12.5mmol)和3-甲基丙烯醯基丙基三乙氧基矽烷8.79g(37.5mmol),不添加2,4,6-三甲基苯醯-二苯基膦氧化物以外,其餘係相同於實施例2而調製底塗佈層形成用溶液F。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液F,來取代底塗佈層形成用溶液A,不進行UV照射以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體6。
(實施例7)
除了在實施例6,使用以乙基矽酸鹽作為主成分之溶膠‧凝膠塗佈液(商品名稱:COLCOAT PX、COLCOAT公司製;在以下,稱為「底塗佈層形成用溶液G」。),來取代底塗佈層形成用溶液F以外,其餘係相同於實施例6而製作成形體7。
(實施例8)
除了在實施例1,塗佈聚羰矽烷(商品名稱:NIPUSI Type S、日本碳公司製)溶解於甲苯/甲基乙基甲酮之混合溶媒(甲苯:甲基乙基甲酮=7:3(容積比;在以下相同。))之溶液(固態成分重量比7.5%),來取代以聚二甲基矽氧烷作為主成分之矽酮樹脂,在120℃加熱1分鐘以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體8。
(實施例9)
除了在實施例8,使用底塗佈層形成用溶液G,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例8而製作成形體9。
(實施例10)
除了在實施例1,塗佈聚矽烷(商品名稱:OGSOL SI-10、大阪氣體化學公司製)溶解於甲苯/甲基乙基甲酮之混合溶媒(甲苯:甲基乙基甲酮=7:3)之溶液(固態成分重量比7%),來取代以聚二甲基矽氧烷作為主成分之矽酮樹脂,在120℃加熱1分鐘以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體10。
(實施例11)
除了在實施例10,使用底塗佈層形成用溶液G,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例10而製作成形體11。
(比較例1)
除了在實施例1,使用以聚胺基甲酸乙酯丙烯酸酯系UV硬化型樹脂化合物來成為不包含矽原子之化合物而作為主成分之樹脂(商品名稱:VYLON UR1350、東洋紡織公司製)溶解於甲基乙基甲酮溶媒之溶液(固態成分重量比8%),作為底塗佈層形成用溶液(在以下,稱為「底塗佈層形成用溶液H」。),來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體1r。
(比較例2)
除了在PET薄膜上而不形成底塗佈層以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體。也就是說,在PET薄膜上,形成矽酮樹脂層,在其表面,對於氬進行電漿離子注入而成為成形體2r。
(比較例3)
除了在PET薄膜上而不形成底塗佈層以外,其餘係相同於實施例8而製作成形體。也就是說,在PET薄膜上,形成聚羰矽烷層,在其表面,對於氬進行電漿離子注入而成為成形體3r。
(比較例4)
除了在PET薄膜上而不形成底塗佈層以外,其餘係相同於實施例10而製作成形體。也就是說,在PET薄膜上,形成聚矽烷層,在其表面,對於氬進行電漿離子注入而成為成形體4r。
(比較例5)
除了在實施例6,使用三苯基乙氧基矽烷10.7g(35.0mmol)、聚二甲基矽氧烷1.49g(10.0mmol)、三甲氧基甲基矽烷0.69g(5.0mmol),來取代四乙氧基矽烷7.61g(50.0mmol)以外,其餘係相同於實施例6而調製底塗佈層形成用溶液(在以下,稱為「底塗佈層形成用溶液I」。)。
除了在實施例1,使用底塗佈層形成用溶液I,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例1而製作成形體5r。
實施例1~11及比較例1~4係藉由使用XPS(ULVAC-PHI公司製),進行由表面開始至10nm附近之元素分析測定,而確認進行離子之注入。
將在各實施例、比較例而形成之底塗佈層和氣體障蔽層側之層境界部開始至深度方向之10nm區域之碳原子、氧原子及矽原子之存在比例、鍵能予以測定。將測定之結果整理於下列之表1而進行記載。
此外,在無設置底塗佈層之比較例2~4,由基材層之表面開始至深度方向之10nm區域之碳原子、氧原子及矽原子之存在比例係碳原子之存在比例為98.3%,氧原子之存在比例為1.54%,矽原子之存在比例為0.16%。
【表1】
就在實施例1~11以及比較例1~5得到之成形體1~11、1r~5r,進行水蒸氣透過率之測定和層間密合性試驗。在下列之表2,顯示其結果。
【表2】
由表2而得知:具有由包含碳原子、氧原子和矽原子且矽原子之2p電子軌道之鍵能位處於特定範圍之材料來構成之底塗佈層之實施例之成形體1~11係水蒸氣透過率變小,並且,具有良好之層間密合性。
(實施例12)
在作為基材層之聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜(商品名稱:PET25 T-61M、厚度25μm、TORAY公司製;在以下,稱為「PET薄膜」。),塗佈先前調製之底塗佈層形成用溶液A,在120℃進行1分鐘之加熱後,使用UV光照射線,進行UV光照射(高壓水銀燈、線速度、20m/min、累積光量100mJ/cm2、波峰強度1.466W、通過次數2次),形成厚度350nm之底塗佈層。
在得到之底塗佈層上,藉由旋轉塗佈而塗佈以全氫化聚矽氨烷來作為主成分之層形成用溶液(商品名稱:Aqamika NL110A-20、日本Clariant公司製;在表1中,記載為「氣體障蔽層形成用溶液A」。),在120℃加熱2分鐘,形成聚矽氨烷層(厚度60nm)而得到成形物。使用電漿離子注入裝置,在聚矽氨烷層之表面,相同於實施例1而對於氬(Ar)進行電漿離子注入,形成氣體障蔽層,製作成形體12。
(實施例13)
除了在實施例12,使用底塗佈層形成用溶液B,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體13。
(實施例14)
除了在實施例12,使用底塗佈層形成用溶液C,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體14。
(實施例15)
除了在實施例12,使用底塗佈層形成用溶液D,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體15。
(實施例16)
除了在實施例12,使用底塗佈層形成用溶液E,來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體16。
(實施例17)
除了在實施例12,使用底塗佈層形成用溶液F,來取代底塗佈層形成用溶液A,不進行UV照射以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體17。
(實施例18)
除了在實施例17,使用底塗佈層形成用溶液G,來取代底塗佈層形成用溶液F以外,其餘係相同於實施例17而製作成形體18。
(實施例19)
除了改變實施例12之形成之聚矽氨烷層之厚度而成為150nm以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體19。
(實施例20)
除了改變實施例12之電漿離子注入條件之施加電壓而成為-5kV以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體20。
(實施例21)
除了改變形成於實施例12之底塗佈層上之聚矽氨烷層而成為以甲基矽氨烷層作為主成分之層形成用溶液(商品名稱:TuTuProm、日本Clariant公司製;在表1中,記載為「氣體障蔽層形成用溶液B」。)以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體21。
(實施例22)
除了實施例12之電漿生成氣體,由氬(Ar)改變成為氮(N2)以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體22。
(實施例23)
除了實施例12之電漿生成氣體,由氬(Ar)改變成為氧(O2)以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體23。
(實施例24)
除了實施例12之電漿生成氣體,由氬(Ar)改變成為氦(He)以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體24。
(實施例25)
除了實施例12之電漿生成氣體,由氬(Ar)改變成為氪(Kr)以外,其餘係相同於實施例12而得到成形體25。
(比較例6)
除了在實施例12,使用以聚胺基甲酸乙酯丙烯酸酯系UV硬化型樹脂化合物來成為不包含矽原子之化合物而作為主成分之樹脂(商品名稱:VYLON UR1350、東洋紡織公司製)溶解於甲基乙基甲酮溶媒之溶液(固態成分重量比8%),作為底塗佈層形成用溶液(在以下,稱為「底塗佈層形成用溶液H」。),來取代底塗佈層形成用溶液A以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體6r。
(比較例7)
除了在PET薄膜上而無形成底塗佈層和氣體障蔽層以外,其餘係相同於實施例12而製作成形體。也就是說,在PET薄膜之表面,對於氬進行電漿離子注入而成為成形體7r。
(比較例8)
除了在PET薄膜上而不形成底塗佈層以外,其餘係相同於實施例8而製作成形體8r。
實施例12~18及比較例6、7係藉由使用XPS(ULVAC-PHI公司製),進行由表面開始至10nm附近之元素分析測定,而確認進行離子之注入。
測定在實施例12~25及比較例6~8使用之底塗佈層形成用溶液、氣體障蔽層形成用溶液、電漿生成氣體、施加電壓以及形成之底塗佈層之厚度(膜厚)、氣體障蔽層之厚度(膜厚)、由底塗佈層和氣體障蔽層側之境界部開始沿著深度方向之10nm區域之碳原子、氧原子、矽原子之存在比例、鍵能([eV])、氣體障蔽層之表層部之氧原子、氮原子及矽原子之存在比例、膜密度。將測定之結果,整理於下列之表3、表4及表5而進行記載。
【表3】
【表4】
【表5】
就在實施例12~25以及比較例6~8得到之成形體12~25、6r~8r,測定全光線透過率及水蒸氣透過率。
此外,為了調查由於注入離子而造成之對於底塗佈層之著色之影響,因此,就實施例12~25以及比較例6~8而言,在基材層上來形成底塗佈層之後,就在底塗佈層之表面來注入離子之狀態,測定全光線透過率。在下列之表6,顯示測定之結果。
由表6而得知:在底塗佈層之表面來進行離子注入之狀態下,成為不含有含矽化合物之底塗佈層之比較例6係比起實施例12~25,還更加地著色底塗佈層之本身,全光線透過率變低,得到之成形體6r變差於密合性及透明性。
此外,不具有氣體障蔽層之比較例7之成形體7r以及氣體障蔽層之氧原子、氮原子和矽原子之存在比例和膜密度成為範圍外之比較例8之成形體8r係水蒸氣透過率變高,全光線透過率也變低,透明性變差。
另一方面,得知:具備含有含矽化合物之底塗佈層以及相對於氧原子、氮原子和矽原子之整體存在量之氧原子之存在比例為60~75%、氮原子之存在比例為0~10%、矽原子之存在比例為25~35%並且膜密度為2.4~4.0g/cm3之氣體障蔽層之實施例之成形體12~25係全光線透過率變高,具有良好之透明性。此外,還得知:具有良好之層間密合性,水蒸氣透過率變小,具有高度之氣體障蔽性。

Claims (12)

  1. 一種成形體,係基材層、底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體,其特徵在於:前述之底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層係在包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層,注入離子而得到之層,且由前述底塗佈層和前述氣體障蔽層側之層境界部開始沿著深度方向之10nm區域之碳原子相對於碳原子、氧原子和矽原子之整體存在量之存在比例係5.0~65.0%,氧原子之存在比例係25.0~70.0%,矽原子之存在比例係3.0~30.0%。
  2. 一種成形體,係基材層、含有含矽化合物之底塗佈層和氣體障蔽層來按照該順序而層積來組成之成形體,其特徵在於:前述之底塗佈層係由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成,前述之氣體障蔽層係由至少包含氧原子和矽原子之材料而構成,其表層部之氧原子相對於氧原子、氮原子和矽 原子之整體存在量之存在比例為60~75%,氮原子之存在比例為0~10%,矽原子之存在比例為25~35%,並且,該表層部之膜密度為2.4~4.0g/cm3,且由前述底塗佈層和前述氣體障蔽層側之層境界部開始沿著深度方向之10nm區域之碳原子相對於碳原子、氧原子和矽原子之整體存在量之存在比例係5.0~65.0%,氧原子之存在比例係25.0~70.0%,矽原子之存在比例係3.0~30.0%。
  3. 如申請專利範圍第2項之成形體,其中,前述之氣體障蔽層係在包含聚矽氨烷系化合物之層來注入離子而得到之層。
  4. 如申請專利範圍第1或3項之成形體,其中,前述之聚矽氨烷系化合物係全氫化聚矽氨烷。
  5. 如申請專利範圍第1或3項之成形體,其中,前述之離子係由氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙和氪而組成之群組來選出之至少一種氣體而進行離子化。
  6. 如申請專利範圍第1或3項之成形體,其中,前述之離子注入係藉由電漿離子注入法。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之成形體,其中,在40℃、相對濕度90%之氣氛下之水蒸氣透過率係未滿0.50g/m2/day。
  8. 一種成形體之製造方法,係申請專利範圍第1或2項所述之成形體之製造方法,其特徵在於具有: 在基材上,形成由至少包含碳原子、氧原子和矽原子並且在X射線光電子分光(XPS)之測定而矽原子之2p電子軌道之鍵能之波峰位置為101.5~104eV之材料來構成之底塗佈層之製程;在前述之底塗佈層上,形成包含由聚矽氨烷系化合物、聚有機矽氧烷系化合物、聚羰矽烷系化合物和聚矽烷系化合物而組成之群組來選出之至少一種之高分子層之製程;以及藉由在前述高分子層之表面部,注入離子,而形成氣體障蔽層之製程。
  9. 如申請專利範圍第8項之成形體之製造方法,其中,前述之注入離子之製程係對於由氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙和氪而組成之群組來選出之至少一種氣體,進行離子注入之製程。
  10. 如申請專利範圍第8項之成形體之製造方法,其中,前述之注入離子之製程係藉由電漿離子注入法而進行離子注入之製程。
  11. 一種電子裝置用元件,其特徵在於:由申請專利範圍第1或2項所述之成形體而組成。
  12. 一種電子裝置,其特徵在於:具備申請專利範圍第11項所述之電子裝置用元件。
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