WO2019171826A1 - ガスバリアフィルム、光学素子およびガスバリアフィルムの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a gas barrier film, an optical element using the gas barrier film, and a production method for producing the gas barrier film.
- organic electroluminescence elements organic electroluminescence elements
- solar cells solar cells
- quantum dot films and optical elements such as display materials (optical devices)
- infusion bags that contain drugs that are altered by moisture and oxygen
- high gas barrier performance is required for packaging materials and the like. Therefore, necessary gas barrier performance is imparted to these members by sticking a gas barrier film and performing sealing or the like with the gas barrier film.
- a transfer type gas barrier film is known as a gas barrier film corresponding to such applications.
- a transfer type gas barrier film has a structure in which a release layer is formed on the surface of a substrate (separator), a gas barrier layer is formed on the surface of the release layer, and an adhesive layer is formed on the surface of the gas barrier layer. .
- a transfer-type gas barrier film is transferred (peeling transfer) to the sticking target by sticking an adhesive layer to the sticking target such as an organic EL element and peeling the substrate.
- Patent Document 1 a gas barrier layer having at least one combination of an inorganic layer and an organic layer serving as a base of the inorganic layer, which is provided on one surface of the substrate, and the substrate and the gas barrier layer are provided.
- a transfer-type gas barrier film that is provided and is in close contact with an organic layer and has a release resin layer for peeling from a substrate.
- a cycloolefin copolymer is used as a preferable material for forming a release resin layer, and an ultraviolet curable resin and an electron beam curable resin having a glass transition point (Tg) as high as 200 ° C. or higher are used as a preferable base organic layer.
- Tg glass transition point
- Patent Document 2 has a release resin layer formed on a substrate and a gas barrier layer having one or more organic layers and an inorganic layer formed on the release resin layer, and the substrate and the release resin.
- a release layer that forms a release resin layer having a peel strength of 0.04 to 1 N / 25 mm or less on one main surface of the substrate
- a method for producing a gas barrier film is described, which includes a forming step, an organic layer forming step of forming an organic layer on the release resin layer, and an inorganic layer forming step of forming an inorganic layer on the organic layer.
- Patent Document 2 if the release resin layer on the substrate is easily peeled off from the substrate, the gas barrier film cannot be manufactured in the first place, and if the adhesiveness is too high, the inorganic film is destroyed due to the shear stress at the time of peeling. It is described that.
- Patent Document 2 enables the production of a transfer-type gas barrier film that can be peeled without breaking the barrier layer by optimizing the adhesion between the support and the release resin layer by having such a configuration. It is supposed to be.
- JP 2017-43060 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-43058
- a gas barrier film having high gas barrier performance can be transferred to an optical element such as a solar cell, and the optical element can be prevented from being deteriorated to some extent by moisture or the like.
- An object of the present invention is to solve such problems, and provides a transfer-type gas barrier film that exhibits excellent gas barrier performance, an optical element using the gas barrier film, and a method for producing the gas barrier film. There is.
- the present invention solves the problem by the following configuration.
- a release resin layer that can be peeled off the substrate, at least one inorganic layer, and at least one inorganic layer on one surface of the substrate, the substrate having the layer farthest from the substrate A surface adhesive layer opposite to a certain side
- the release resin layer has a layer closest to the substrate among at least one inorganic layer on the surface opposite to the side where the substrate is present, and the release resin layer is a resin layer having an aromatic ring.
- the gas barrier film is characterized in that the adhesive layer is solid at room temperature and flows by heating to exhibit adhesiveness.
- the gas barrier film according to [1] wherein the adhesive layer flows at 50 to 200 ° C. and exhibits adhesiveness.
- a process for forming the gas barrier film [19] The method for producing a gas barrier film according to [18], wherein the vapor deposition method is plasma CVD.
- a transfer-type gas barrier film that exhibits excellent gas barrier performance, a highly durable optical element using the gas barrier film, and a production method capable of suitably manufacturing the gas barrier film.
- FIG. 1 is a conceptual diagram of the gas barrier film of the present invention viewed from the surface direction of the main surface.
- the main surface is the maximum surface of a sheet-like material (film, plate-like material).
- a gas barrier film 10 shown in FIG. 1 includes a substrate 12, a release resin layer 14, an inorganic layer 16, and an adhesive layer 18.
- the gas barrier film 10 is the transfer type (peeling transfer type) gas barrier film described above.
- the release resin layer 14 is a layer on which the substrate 12 is detachably attached, and is a resin layer having an aromatic ring.
- the adhesive layer 18 is a resin layer that is solid at normal temperature and flows by heating.
- the substrate 12 side of the gas barrier film 10 is also referred to as “lower” and the adhesive layer 18 side is also referred to as “upper”.
- the substrate 12 may be a known sheet (film, plate) used as a substrate (support) in various gas barrier films and various laminated functional films.
- various sheet-like materials used as separators (light release separator and heavy release separator) in various optical transparent adhesives (OCA (Optical Clear Adhesive) can be used.
- OCA optical Clear Adhesive
- the peeling resin layer 14, the inorganic layer 16, and the contact bonding layer 18 can be formed, Furthermore, it does not melt
- various materials are available.
- various resin materials are preferably exemplified. Examples of the material of the substrate 12 include polyethylene (PE), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl alcohol (PVA), and polyacrylonitrile (PAN).
- Polyimide PI
- transparent polyimide polymethyl methacrylate resin
- PC polycarbonate
- Pacrylate polymethacrylate
- PP polypropylene
- PS polystyrene
- ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
- COC Cycloolefin copolymer
- COP cycloolefin polymer
- TAC triacetylcellulose
- EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer
- the thickness of the substrate 12 can be appropriately set according to the use and material. Although there is no restriction
- a gas barrier film has the peeling resin layer which can peel a board
- a release resin layer 14 is formed on one surface of the substrate 12.
- the release resin layer 14 is a resin layer to which the substrate 12 is detachably attached. That is, the release resin layer 14 is a resin layer that can be peeled from the substrate 12. Therefore, the gas barrier film 10 has stronger adhesion between the release resin layer 14 and the inorganic layer 16 than adhesion between the substrate 12 and the release resin layer 14. Since the release resin layer 14 has an aromatic ring, the substrate 12 can be peeled off.
- the inorganic layer 16 formed on the surface of the release resin layer 14 is preferably formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). Therefore, when the inorganic layer 16 is formed, the release resin layer 14 is etched by plasma, and the component of the release resin layer 14 and the component of the inorganic layer 16 are placed between the release resin layer 14 and the inorganic layer 16. A layer such as a mixed layer is formed. As a result, the release resin layer 14 and the inorganic layer 16 are adhered with very strong adhesion. Therefore, in the gas barrier film 10, the adhesive force between the release resin layer 14 and the inorganic layer 16 is much stronger than the adhesive force between the substrate 12 and the release resin layer 14, and the substrate 12 is released from the release resin layer 14. However, the release resin layer 14 and the inorganic layer 16 do not peel off.
- plasma CVD Chemical Vapor Deposition
- the release resin layer 14 serves as a base layer for properly forming the inorganic layer 16. That is, the release resin layer 14 formed on the surface of the substrate 12 embeds irregularities on the surface of the substrate 12 and foreign matters attached to the surface. As a result, it is possible to appropriately form the inorganic layer 16 by making the formation surface of the inorganic layer 16 appropriate.
- the inorganic layer 16 is formed on the release resin layer 14 that enables the substrate 12 to be peeled, thereby realizing a gas barrier film that can be peeled off and has excellent gas barrier performance. This will be described in detail later.
- the release resin layer 14 acts as a protective layer for protecting the inorganic layer 16 after the substrate 12 is peeled off.
- the gas barrier film 10 allows the substrate 12 to be peeled by forming the release resin layer 14 with a resin having an aromatic ring.
- the release resin layer 14 is preferably composed mainly of a resin containing a bisphenol structure. More preferably, the release resin layer 14 contains polyarylate (polyarylate resin (PAR)) as a main component.
- polyarylate is an aromatic polyester comprising a polycondensate of a dihydric phenol such as bisphenol represented by bisphenol A and a dibasic acid such as phthalic acid (terephthalic acid, isophthalic acid). .
- the release resin layer 14 By making the release resin layer 14 a resin containing a bisphenol structure as a main component, in particular, by making the release resin layer 14 a polyarylate as a main component, the adhesion between the substrate 12 and the release resin layer 14 is appropriate, In addition, the gas barrier film 10 capable of easily peeling off the substrate 12 can be obtained, and since it has appropriate flexibility, damage (cracking, cracks, etc.) of the inorganic layer 16 when peeling off the substrate 12 can be prevented. Therefore, it is preferable in that the proper inorganic layer 16 can be stably formed and the performance deterioration after transfer can be prevented.
- a main component means a component with the largest containing mass ratio among the components to contain.
- the release resin layer 14 preferably has high heat resistance.
- the release resin layer 14 preferably has a glass transition point (Tg) of 175 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and even more preferably 250 ° C. or higher.
- Tg glass transition point
- the inorganic layer 16 formed on the surface of the release resin layer 14 is preferably formed by plasma CVD.
- the resin forming the release resin layer 14 has a certain high molecular weight.
- the resin forming the release resin layer 14 preferably has a molecular weight (weight average molecular weight (Mw)) of 500 or more, more preferably 1000 or more, and even more preferably 1500 or more. .
- the Tg of the release resin layer 14 may be specified by a known method using a differential scanning calorimeter (DSC) or the like.
- the molecular weight may be measured by a known method using gel permeation chromatography (GPC) or the like.
- GPC gel permeation chromatography
- a catalog value should just be used for Tg and molecular weight of the peeling resin layer 14. The same applies to the adhesive layer 18 to be described later.
- the release resin layer 14 can be formed of various resins having an aromatic ring.
- the release resin layer 14 may be formed using a commercially available product as long as it is a resin having an aromatic ring.
- Examples of commercially available resins that can be used for the formation of the release resin layer 14 include Unifiner and U polymer manufactured by Unitika, Neoprim manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, and the like.
- the thickness of the release resin layer 14 is not limited, but is preferably 0.2 to 6 ⁇ m, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m, and even more preferably 1 to 3 ⁇ m.
- an appropriate inorganic layer 16 can be stably formed, the mechanical strength that is not torn at the time of release can be maintained, and it can be peeled off satisfactorily. This is preferable in that it is not affected.
- the gas barrier film 10 can be reduced in weight and thickness, and a highly transparent gas barrier film can be obtained.
- the thickness of the release resin layer 14 is a thickness of a layer that includes only the component for forming the release resin layer 14 and does not include the above-described mixed layer.
- the release resin layer 14 can be formed by a known method according to the material.
- the release resin layer 14 can be formed by a coating method in which a composition (resin composition) in which a resin or the like to be the release resin layer 14 is dissolved in a solvent is prepared, applied to the substrate 12, and the composition is dried.
- the resin (organic compound) in the composition may be polymerized (crosslinked) by irradiating the dried composition with ultraviolet rays.
- the release resin layer 14 is preferably formed by roll-to-roll.
- roll to roll is also referred to as “RtoR”.
- RtoR is a sheet on which a sheet is formed by feeding a sheet from a roll formed by winding a long sheet and transporting the long sheet in the longitudinal direction. It is the manufacturing method which winds a shaped object in roll shape. By using RtoR, high productivity and production efficiency can be obtained.
- the inorganic layer 16 is a thin film containing an inorganic compound and is formed at least on the surface of the release resin layer 14.
- the gas barrier film of this invention is the organic layer used as the foundation
- One or more combinations may be included.
- the inorganic layer 16 mainly exhibits gas barrier performance. On the surface of the substrate 12, there are regions where it is difficult for the inorganic compound to deposit, such as irregularities and shadows of foreign matter.
- the inorganic layer 16 can be formed on the surface on which the inorganic layer 16 is formed without a gap.
- the inorganic compound used for the well-known gas barrier layer which consists of an inorganic compound which expresses gas barrier performance can be used variously.
- the material of the inorganic layer 16 include metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and indium tin oxide (ITO); metal nitrides such as aluminum nitride; metals such as aluminum carbide Carbides; silicon oxides such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, and silicon oxynitride carbide; silicon nitrides such as silicon nitride and silicon nitride carbide; silicon carbides such as silicon carbide; these hydrides; Inorganic compounds such as the above mixtures; and hydrogen-containing materials thereof.
- metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and indium tin oxide (ITO); metal nitrides such as aluminum nitride; metal
- silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, and a mixture of two or more thereof are preferably used because they have high transparency and can exhibit excellent gas barrier performance.
- silicon-containing compounds are preferably used, and silicon nitride is particularly preferably used because it can exhibit excellent gas barrier performance.
- the thickness of the inorganic layer 16 is preferably 2 to 150 nm, more preferably 5 to 50 nm, and even more preferably 10 to 30 nm. By setting the thickness of the inorganic layer 16 to 2 nm or more, it is preferable in that the inorganic layer 16 that stably expresses sufficient gas barrier performance can be formed.
- the inorganic layer 16 is generally brittle, and if it is too thick, there is a possibility of causing cracks, cracks, peeling, etc., but cracking occurs when the thickness of the inorganic layer 16 is 150 nm or less. Can be prevented.
- each inorganic layer 16 may be the same or different.
- the material of the inorganic layer 16 may be the same or different.
- the inorganic layer 16 can be formed by a known method according to the material.
- plasma CVD such as CCP (Capacitively Coupled Plasma) -CVD and ICP (Inductively Coupled Plasm) -CVD, atomic layer deposition (ALD), sputtering such as magnetron sputtering and reactive sputtering, and vacuum
- plasma CVD such as CCP-CVD and ICP-CVD is preferably used in that the adhesion between the release resin layer 14 and the inorganic layer 16 can be improved.
- the inorganic layer 16 is also preferably formed of RtoR.
- the gas barrier film has an adhesive layer on the surface opposite to the side where the substrate of the layer farthest from the substrate among the at least one inorganic layer is located.
- the adhesive layer 18 is formed on the uppermost layer, that is, the surface opposite to the substrate 12.
- the adhesive layer 18 is formed on the surface of the inorganic layer 16 that is farthest from the substrate 12. Since the gas barrier film 10 in the illustrated example has only one inorganic layer 16, the adhesive layer 18 is formed on the surface of the inorganic layer 16 formed on the surface of the release resin layer 14. When the gas barrier film has only one inorganic layer, this inorganic layer is the inorganic layer that is the most separated from the substrate.
- the adhesive layer 18 is a layer that becomes an adhesive when the gas barrier film 10 is attached to an object to be attached such as an organic EL element.
- the adhesive layer 18 also acts as a protective layer that protects the inorganic layer 16 that exhibits gas barrier performance.
- the adhesive layer 18 is an adhesive layer using a hot melt adhesive (HMA (Hot Melting Adhesive)) instead of the OCA (optical transparent adhesive) conventionally used in a transfer type gas barrier film.
- HMA Hot Melting Adhesive
- OCA optical transparent adhesive
- the adhesive layer 18 is a solid that is solid at room temperature, and flows when heated, and remains in an amount of 80 squares or more in a peel test according to the cross-cut method defined in JIS K 5600-5-6 (1999). It is an adhesive layer that expresses sex.
- the normal temperature indicates any temperature within a range of 20 ° C. ⁇ 15 ° C., for example.
- the adhesive layer 18 is preferably solid in any of the ranges of 20 ° C.
- an inorganic layer 16 is formed on a release resin layer 14 to which a substrate 12 is detachably attached, and a hot melt adhesive is used as an adhesive layer 18 instead of OCA, thereby forming a conventional transfer type gas barrier film. Compared to this, a gas barrier film with higher gas barrier performance is realized.
- an organic-inorganic laminated structure gas barrier film having a laminated structure of an organic layer and an inorganic layer is known.
- the organic / inorganic laminate type gas barrier film has a structure in which one or more combinations of an inorganic layer that mainly exhibits gas barrier performance and an organic layer that is a base layer of the inorganic layer are formed on the surface of the substrate.
- a transfer type gas barrier film having an organic-inorganic laminated structure is provided with a release resin layer made of COC or the like on the surface of a substrate, and an organic layer and an inorganic layer on the surface of the release resin layer.
- One or more combinations are formed, and an adhesive layer is attached to the surface of the uppermost inorganic layer using OCA or the like.
- the transfer-type gas barrier film is attached to an object to be adhered by an adhesive layer, and then transferred (exfoliated and transferred) to the object to be adhered by peeling the substrate from the release resin layer.
- the release resin layer and the organic layer are formed by a coating method.
- a coating method As is well known, in the formation of a resin layer by a coating method, a composition is prepared by dissolving a monomer or resin to be a resin layer in a solvent, and the composition is applied and dried to form a resin layer. Alternatively, if necessary, the resin layer is formed by crosslinking the monomer or resin by irradiation with ultraviolet rays or the like.
- the solvent contained in the composition for forming the organic layer dissolves the release resin layer, and the components of the release resin layer are mixed into the organic layer. Resulting in.
- the inorganic layer is preferably formed by plasma CVD.
- a polyfunctional acrylic resin having high crosslinkability, high Tg and hardness is preferably used for the organic layer serving as the base of the inorganic layer in order to prevent etching by plasma.
- COC or the like that becomes the release resin layer has a lower Tg and hardness than the organic layer, and is easily etched and volatilized by the plasma when forming the inorganic layer.
- the component of a peeling resin layer mixes in a composition before the composition for forming an organic layer hardens
- the force to peel the organic layer due to curling propagates between the release resin layer and the substrate, and if the adhesion is low, self-peeling between the substrate and the release resin layer may occur.
- the adhesion is low
- self-peeling between the substrate and the release resin layer may occur.
- the adhesive force between the release resin layer and the substrate is designed in a high direction
- the inorganic layer is easily damaged when the substrate is peeled off. That is, in the gas barrier layer having an organic-inorganic laminated structure, the organic layer serving as the base of the inorganic layer is an important element for improving the gas barrier performance, but the transfer-type gas barrier film may work disadvantageously.
- transfer-type gas barrier films particularly transfer-type gas barrier films used for optical elements such as organic EL elements
- OCA is used for the adhesive layer provided on the uppermost layer in order to adhere to the object to be adhered at the time of transfer.
- an adhesive such as OCA has tackiness, it is necessary to stick a separator to the surface in order to ensure handleability.
- OCA since OCA has adhesiveness, it stretches well when pulled. Therefore, OCA also pulls the outer side other than the part to be attached at the time of peeling of the separator when transferring the gas barrier film and peeling of the substrate.
- the inorganic layer is also pulled by the OCA, and particularly, in the vicinity of the end of the inorganic layer, damage to the inorganic layer is induced to deteriorate the gas barrier performance.
- the transfer type gas barrier film is usually cut into a desired size and shape at the time of use. OCA is also pulled at the end during this cutting, and the outside of the region of the desired size and shape becomes jagged at the end, similar to a phenomenon called “foil drawing” in general transfer technology The phenomenon occurs. This foiling also occurs when the separator is peeled off from the adhesive layer and the substrate is peeled off from the gas barrier film at the time of transfer.
- the gas barrier film that has been foiled is disadvantageous in terms of product quality, and when transferred to an object to be adhered, the gas barrier film covers even unnecessary portions such as a display portion of a display device, for example. In some cases. Furthermore, since the portion with weak adhesion is also generated by foil drawing, it causes physical destruction from there and also causes an increase in failure locations.
- the present inventor has intensively studied. As a result, it is important to form a release resin layer that can form an inorganic layer properly, to form an inorganic film directly there, and to realize an adhesion method that can peel the substrate without destroying the formed inorganic layer.
- a resin having a Tg capable of forming an inorganic layer by plasma CVD is dissolved in a solvent to form a composition (varnish), and the composition is applied to a substrate and cured by heat drying to be peeled off. A resin layer 14 is formed, and an inorganic layer 16 is directly formed on the release resin layer 14.
- the adhesive layer 18 is formed of a hot-melt adhesive that is solid at normal temperature and acts as a protective layer for the inorganic layer 16 and can serve as an adhesive at the time of application to an application target.
- a hot-melt adhesive that is solid at normal temperature and acts as a protective layer for the inorganic layer 16 and can serve as an adhesive at the time of application to an application target.
- the hot melt adhesive is usually solid, it acts as a protective layer for the inorganic layer 16 and, at the time of sticking, only the heated portion exhibits adhesiveness and fluidity, thus causing foiling. Without being cut into any shape and size, and can be transferred.
- the adhesive layer 18 is a transfer-type gas barrier film.
- the foil barrier and the inorganic layer 16 are generated when the gas barrier film 10 is cut and transferred, that is, attached to an object to be attached and the substrate 12 is peeled off. Can prevent damage (such as cracks and cracks), and can exhibit high gas barrier performance over a long period of time with excellent durability.
- the adhesive layer 18 is formed using a hot-melt adhesive, is solid at normal temperature, and flows by heating to express adhesiveness.
- the adhesive layer 18 is preferably flowed at 30 to 200 ° C. to develop adhesiveness, and the adhesive layer 18 is preferably flowed at 40 to 180 ° C. to exhibit adhesiveness, and is preferably 50 to 150 ° C. It is more preferable to flow and develop adhesiveness.
- the adhesive layer 18 flows at normal temperature and develops adhesiveness, the above-described foiling tends to occur when the gas barrier film 10 is cut and transferred, resulting in a decrease in gas barrier performance.
- the temperature for flowing and expressing the adhesiveness is too high, the heating temperature required for sticking to the sticking target becomes high, which causes thermal damage to the substrate 12, the release resin layer 14 and the sticking target. End up.
- Tg of the contact bonding layer 18 it is preferable that it is 130 degrees C or less, It is more preferable that it is 100 degrees C or less, It is more preferable that it is 60 degrees C or less, 30 degrees C or less It is particularly preferred.
- Tg of the adhesive layer 18 130 ° C. or less, it is easy to obtain thermal fluidity, so that the adhesiveness and transferability by heating can be improved and the above-described foiling can be prevented. Etc. are preferable.
- the lower limit of Tg of the adhesive layer 18 is not limited, but is preferably ⁇ 150 ° C. or higher.
- the adhesive layer 18 is solid at normal temperature, and there is no limitation on the material as long as it can flow and be expressed by heating.
- the adhesive layer 18 preferably contains an amorphous resin as a main component, more preferably an acrylic resin as a main component, and a resin obtained by polymerizing a single acrylate monomer (acryl homopolymer (homoacryl polymer)). It is more preferable that the main component is.
- the adhesive layer 18 by using acrylic homopolymer as the main component of the adhesive layer 18, in addition to the above-mentioned advantages, heat transferability can be improved, foiling can be prevented, and it is difficult to block during winding after curing. This is preferable. Further, by forming the adhesive layer 18 from an acrylic homopolymer, in addition to the above-described advantages, the adhesive layer 18 can be made to flow at a relatively low temperature and exhibit adhesiveness. Therefore, when the gas barrier film 10 is not required to have high heat resistance, the adhesive layer 18 made of an acrylic homopolymer is preferably used.
- resins are not limited, and various known resins can be used as long as they can form an adhesive layer 18 that is solid at normal temperature and flows by heating to develop adhesiveness.
- Commercially available products can also be used. is there. Specific examples include 0415BA (acrylic homopolymer) and # 7000 series manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd.
- the adhesive layer 18 is selected from the group consisting of a styrene acrylic copolymer (styrene modified acrylic resin), a urethane acrylic copolymer (urethane modified acrylic resin), and an acrylic resin for adjusting the glass transition point, if necessary.
- a styrene acrylic copolymer styrene modified acrylic resin
- a urethane acrylic copolymer urethane modified acrylic resin
- acrylic resin for adjusting the glass transition point if necessary.
- the amount of these components added is preferably such that the main component of the adhesive layer 18 is the above-described amorphous resin, acrylic resin, or the like.
- the styrene acrylic copolymer, the urethane acrylic copolymer, and the acrylic resin for adjusting the glass transition point are not limited, and various resins used for Tg adjustment of resins and the like can be used. Moreover, a commercial item can also be utilized for these components.
- examples of the styrene acrylic copolymer include # 7000 series manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd.
- examples of the urethane acrylic copolymer include Acryt 8UA series manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd. such as Acryt 8UA347H.
- the acrylic resin for adjusting the glass transition point include PMMA (for example, dialnal manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
- the thickness of the adhesive layer 18 is preferably 1 to 30 ⁇ m, more preferably 2 to 20 ⁇ m, and even more preferably 3 to 10 ⁇ m. By setting the thickness of the adhesive layer 18 to 1 ⁇ m or more, it is preferable in that sufficient adhesion can be obtained at the time of transfer, and the gas barrier performance can be prevented from being lowered when the substrate 12 is peeled off (after transfer).
- the thickness of the adhesive layer 18 30 ⁇ m or less, it is possible to obtain a highly transparent gas barrier film 10 that can prevent foil drawing, the gas barrier film 10 can be made thin and light, and sagging from the end (overflow) And it is preferable in terms of preventing moisture from entering.
- the gas barrier film 10 shown in FIG. 1 has an adhesive layer 18 on the inorganic layer 16 formed on the surface of the release resin layer 14.
- the gas barrier film of the present invention is not limited to this, and a combination of the inorganic layer 16 and the organic layer 24 that is the base of the inorganic layer 16 (undercoat) is formed as in the gas barrier film 20 conceptually shown in FIG. It may be a gas barrier film having one or more sets and having the organic-inorganic laminated structure described above.
- the inorganic layer 16 that mainly exhibits the gas barrier performance in the gas barrier film of the present invention.
- the inorganic layer 16 By forming the inorganic layer 16 on the organic layer 24 as a base, a thin and appropriate inorganic layer can be formed. Therefore, the gas barrier film having the organic-inorganic laminated structure obtains a very excellent gas barrier performance. be able to.
- the gas barrier film 20 shown in FIG. 2 has one set of the combination of the organic layer 24 and the inorganic layer 16, this invention is not limited to this. That is, when the gas barrier film of the present invention has an organic-inorganic laminated structure, it may have two combinations of the organic layer 24 and the inorganic layer 16 or the organic layer 24 and the inorganic layer 16. 3 or more combinations may be included.
- the gas barrier film of the present invention is basically more advantageous in terms of gas barrier performance as the number of combinations of the organic layer 24 and the inorganic layer 16 is larger, but on the other hand, the thickness, weight, and This is disadvantageous in terms of transparency.
- the gas barrier film of the present invention whether to use the organic-inorganic laminated structure, and the number of combinations of the organic layer 24 and the inorganic layer 16 in the case of using the organic-inorganic laminated structure, the use of the gas barrier film, In addition, it may be appropriately determined according to the gas barrier performance and optical characteristics required for the gas barrier film.
- the organic layer 24 has a surface on which the inorganic layer 16 is formed when the second and subsequent inorganic layers 16 are formed. It is a layer which becomes the foundation
- the organic layer 24 is a layer made of an organic compound obtained by polymerizing (crosslinking, curing) monomers, dimers, oligomers, and the like.
- the organic layer 24 is formed, for example, by curing a composition for forming an organic layer containing an organic compound (monomer, dimer, trimer, oligomer, polymer, etc.).
- the composition for forming an organic layer may contain only 1 type of organic compound, and may contain 2 or more types.
- the organic layer 24 contains, for example, a thermoplastic resin and an organosilicon compound.
- the thermoplastic resin include polyester, (meth) acrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, cellulose acylate, and polyurethane.
- Polyether ether ketone polycarbonate, alicyclic polyolefin, polyarylate, polyether sulfone, polysulfone, fluorene ring modified polycarbonate, alicyclic modified polycarbonate, fluorene ring modified polyester, and acrylic compounds.
- organosilicon compound include polysiloxane.
- the organic layer 24 preferably contains a radical curable compound and / or a polymer of a cationic curable compound having an ether group from the viewpoint of excellent strength and a glass transition point.
- the organic layer 24 preferably includes a (meth) acrylic resin mainly composed of a polymer such as a (meth) acrylate monomer or oligomer.
- the organic layer 24 has high transparency and low light transmittance by reducing the refractive index.
- the organic layer 24 is more preferably bifunctional or more, such as dipropylene glycol di (meth) acrylate (DPGDA), trimethylolpropane tri (meth) acrylate (TMPTA), dipentaerythritol hexa (meth) acrylate (DPHA), and the like.
- DPGDA dipropylene glycol di (meth) acrylate
- TMPTA trimethylolpropane tri (meth) acrylate
- DPHA dipentaerythritol hexa
- a (meth) acrylic resin mainly comprising a polymer such as a (meth) acrylate monomer, dimer or oligomer, and more preferably a polymer such as a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer, dimer or oligomer (Meth) acrylic resin containing as a main component.
- a plurality of these (meth) acrylic resins may be used.
- a main component means a component with
- the composition for forming the organic layer preferably contains an organic solvent, a surfactant, a silane coupling agent and the like in addition to the organic compound.
- the materials of the respective organic layers 24 may be the same or different.
- the inorganic layer 16 is the same.
- the thickness of the organic layer 24 is preferably 0.1 to 5 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 3 ⁇ m.
- the thickness of the organic layer 24 is preferably 0.1 to 5 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 3 ⁇ m.
- the thickness of each organic layer 24 may be the same or different.
- the inorganic layer 16 is the same.
- the organic layer 24 can be formed by a known method corresponding to the material.
- the organic layer 24 can be formed by a coating method in which the composition for forming the organic layer described above is applied and the composition is dried.
- the organic compound in the composition is polymerized (crosslinked) by irradiating the composition for forming the dried organic layer with ultraviolet rays as necessary.
- the organic layer 24 is also preferably formed by RtoR.
- the adhesive layer 18 is brought into contact with an object to be bonded such as an organic EL element, and the gas barrier film 10 is heated from the substrate 12 side. As a result, the adhesive layer 18 is heated to 50 ° C. By this heating, the adhesive layer 18 flows to develop adhesiveness, and the gas barrier film 10 is attached to the object to be attached.
- the substrate 12 is peeled from the release resin layer 14 as necessary, and the gas barrier film is transferred (peel transfer). That is, the gas barrier film of the present invention includes a configuration in which the substrate 12 is peeled from the release resin layer 14 as one form.
- the apparatus shown in FIG. 3 is an organic film forming apparatus 40 that forms a release resin layer 14 and an adhesive layer 18 and, if necessary, an organic layer 24.
- the organic film forming apparatus 40 forms the release resin layer 14 or the like by RtoR, and applies and dries a composition or the like that forms the release resin layer 14 while transporting the long substrate 12 in the longitudinal direction.
- a release resin layer 14 and an adhesive layer 18 are formed.
- the organic layer 24 is further formed by polymerizing (curing) an organic compound contained in the composition by light irradiation.
- the organic film forming apparatus 40 in the illustrated example includes, as an example, a coating unit 42, a drying unit 46, a light irradiation unit 48, a rotating shaft 50, a winding shaft 52, and conveyance roller pairs 54 and 56.
- the light irradiation part 48 is normally used when the organic layer 24 is formed.
- the present invention is not limited to this, and the organic compound may be polymerized by light irradiation even in the formation of the release resin layer 14 and / or the adhesive layer 18.
- the apparatus shown in FIG. 4 is an inorganic film forming apparatus 60 that forms the inorganic layer 16.
- the inorganic film forming apparatus 60 also forms the inorganic layer 16 by RtoR, and the inorganic layer 16 is formed on the organic layer 24 of the substrate 12 while conveying the long substrate 12 on which the organic layer 24 is formed in the longitudinal direction. Layer 16 is formed.
- the illustrated inorganic film forming apparatus 60 includes a supply chamber 62, a film forming chamber 64, and a winding chamber 68.
- the supply chamber 62 and the film formation chamber 64 are separated from each other by a partition wall 70 having an opening 70a, and the film formation chamber 64 and the winding chamber 68 are separated from each other by a partition wall 72 having an opening 72a.
- a substrate roll 12 ⁇ / b> R formed by winding a long substrate 12 is loaded on the rotating shaft 50, and the release resin layer 14 is formed on the surface of the substrate 12.
- the substrate roll 12R is loaded on the rotary shaft 50, the substrate 12 is pulled out from the substrate roll 12R, passes through the pair of transport rollers 54, passes through the coating unit 42, the drying unit 46, and the light irradiation unit 48, and is transported. It passes through a predetermined conveyance path that reaches the winding shaft 52 through the pair 56.
- the substrate 12 drawn from the substrate roll 12R is transported to the coating unit 42 by the transport roller pair 54, and a composition for forming the release resin layer 14 is applied to the surface.
- the composition for forming the release resin layer 14 is obtained by dissolving the resin that becomes the release resin layer 14 in a solvent (organic solvent) as described above.
- a solvent organic solvent
- the composition for forming the release resin layer 14 is exemplified by a composition obtained by dissolving polyarylate in a general-purpose ketone such as cyclohexanone.
- composition in the application part 42 various known methods such as a die coating method, a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a roller coating method, a wire bar coating method, and a gravure coating method can be used. Is possible.
- the substrate 12 coated with the composition for forming the release resin layer 14 is then heated by the drying unit 46, the solvent is removed and the composition is dried, and the release resin layer 14 is formed.
- the drying unit 46 includes a drying unit 46 a that performs drying by heating from the front surface side (the composition (formation surface side of the release resin layer 14 or the like)), and a drying unit 46 b that performs drying by heating from the back side of the substrate 12. And drying the composition from both the front and back sides. What is necessary is just to perform the heating in the drying part 46 by the well-known method of heating a sheet-like material.
- the drying unit 46a on the front surface side is a hot air drying unit
- the drying unit 46b on the back surface side is a heat roller (a guide roller having a heating mechanism).
- the substrate 12 a on which the release resin layer 14 is formed by drying the composition passes through the light irradiation unit 48 without any processing, is conveyed by the conveying roller pair 56, and is rolled by the winding shaft 52. Wound around.
- the protective film Ga sent out from the supply roll 49 is stacked on the release resin layer 14 in the transport roller pair 56 to protect the release resin layer 14.
- the roll is cut as necessary, and then the roll 12aR formed by winding the substrate 12a on which the release resin layer 14 is formed is applied to the inorganic film forming apparatus 60 shown in FIG.
- the inorganic layer 16 is supplied.
- the roll 12 a R is loaded on the rotation shaft 76 of the supply chamber 62.
- the substrate 12 on which the release resin layer 14 has been formed is pulled out, and is supplied from the supply chamber 62 through the film forming chamber 64 to the winding shaft 58 of the winding chamber 68.
- Routed. After passing the substrate 12 through a predetermined path, the vacuum evacuation means 62v in the supply chamber 62, the vacuum evacuation means 64v in the film forming chamber 64, and the vacuum evacuation means 68v in the winding chamber 68 are driven to drive the inorganic film forming apparatus 60.
- the inside of is set to a predetermined pressure.
- the substrate 12 a on which the release resin layer 14 sent out from the roll 12 a R is formed is guided by the guide roller 78 and conveyed to the film forming chamber 64.
- the substrate 12a transferred to the film forming chamber 64 is guided by a guide roller 82, wound around a drum 84, supported by the drum 84, and transferred along a predetermined path, while being transferred by a film forming unit 86, for example, CCP-
- the inorganic layer 16 is formed by CVD.
- the protective film Ga laminated on the release resin layer 14 is peeled off by the guide roller 82 and recovered by the recovery roll 90.
- the inorganic layer 16 is formed by a known vapor deposition method according to the inorganic layer 16 to be formed, such as plasma CVD such as CCP-CVD or ICP-CVD, sputtering such as magnetron sputtering or reactive sputtering, or vacuum deposition. What is necessary is as described above. Among them, as described above, plasma CVD such as CCP-CVD is preferably used for forming the inorganic layer 16. Accordingly, the process gas to be used, the film formation conditions, and the like may be set and selected as appropriate according to the inorganic layer 16 to be formed, the film thickness, and the like.
- the film forming chamber 64 is loaded with a protective film roll 91R around which a long protective film Gb is wound.
- the protective film Gb drawn from the film roll 18R is laminated on the inorganic layer 16 in the guide roller 92 to protect the inorganic layer 16. .
- the substrate 12b on which the inorganic layer 16 is formed is conveyed from the opening 72a to the take-up chamber 68, guided by the guide roller 96, wound in a roll shape by the take-up shaft 98, and becomes a roll 12bR.
- the method for producing a gas barrier film includes a step of forming an inorganic layer on the surface of the release resin layer by a vapor deposition method, or an inorganic layer above the surface of the release resin layer and the surface of the release resin layer by a vapor deposition method. It is preferable to include a step of forming at least two layers.
- the roll 12bR formed by winding the substrate 12b on which the inorganic layer 16 is formed is loaded again on the rotating shaft 50 of the organic film forming apparatus 40, and then the adhesive layer 18 is formed on the surface of the inorganic layer 16.
- the substrate 12b is pulled out of the roll 12bR and passed through a predetermined transport path that reaches the winding shaft 52.
- the substrate 12b drawn from the roll 12bR is transported to the application unit 42 by the transport roller pair 54, and a composition for forming the adhesive layer 18 is applied to the surface.
- the composition for forming the adhesive layer 18 is obtained by dissolving a resin or the like to be the adhesive layer 18 in a solvent (organic solvent).
- the substrate 12 coated with the composition for forming the adhesive layer 18 is then heated by the drying unit 46, the solvent is removed and the composition is dried to form the adhesive layer 18, and the gas barrier film 10 is formed.
- the gas barrier film 10 is transported by the transport roller pair 56, wound in a roll shape by the winding shaft 52, and is formed into a gas barrier film roll 10R formed by winding the gas barrier film 10, and an organic film forming apparatus. 40 is removed.
- the transport roller pair 56 is used.
- the protective film Ga fed from the supply roll 49 may be laminated on the adhesive layer 18.
- the substrate 12b pulled out from the roll 12bR is transported to the coating unit 42 by the transport roller pair 54, and a composition for forming the organic layer 24 is applied to the surface.
- the composition for forming the organic layer 24 includes a solvent, an organic compound (monomer, dimer, trimer, oligomer, polymer, etc.) that becomes the organic layer 24, a surfactant, a silane coupling agent, and the like. It is a waste.
- the substrate 12 coated with the composition for forming the organic layer 24 is then heated by the drying unit 46, the solvent is removed, and the composition is dried.
- the substrate 12b on which the composition for forming the organic layer 24 has been dried is then irradiated with ultraviolet rays or the like by the light irradiation unit 48, and the organic compound is polymerized (crosslinked) and cured to form the organic layer 24. . If necessary, curing of the organic compound for forming the organic layer 24 may be performed in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere.
- the substrate on which the organic layer 24 is formed is transported by the transport roller pair 56 and wound in a roll shape by the winding shaft 52.
- the protective film Ga fed from the supply roll 49 is stacked on the organic layer 24 in the transport roller pair 56 to protect the organic layer 24.
- the organic layer 24 is cut as necessary, and then supplied to the inorganic film forming apparatus 60 shown in FIG. 4 as a roll formed by winding the substrate on which the organic layer 24 is formed.
- the second inorganic layer 16 is formed.
- the formation of the organic layer 24 and the inorganic layer 16 is repeated according to the number of combinations of the target organic layer 24 and the inorganic layer 16. After the predetermined number of combinations of the organic layers 24 and the inorganic layers 16 are formed, the adhesive layer 18 is formed on the surface of the uppermost inorganic layer 16, that is, the inorganic layer 16 farthest from the substrate 12 as described above. Thus, an organic / inorganic laminated gas barrier film is produced.
- FIG. 5 conceptually shows an example in which the optical element of the present invention is used as an organic EL element (organic EL device).
- the organic EL element body 32 includes a transparent electrode layer (TFT (Thin Film Transistor), thin film transistor), a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer,
- TFT Thin Film Transistor
- OLED Organic Light Emitting Diode
- the optical element 30 contacts the gas barrier film 10 with the adhesive layer 18 facing the organic EL element main body 32 as described above, and heats the adhesive layer 18 by heating from the substrate 12 side, thereby causing adhesiveness.
- the gas barrier film 10 is adhered to the organic EL element body 32.
- the substrate 12 is peeled off from the release resin layer 14 as necessary, and the gas barrier film is transferred to the organic EL element body 32.
- the optical element body various optical elements (optical devices) can be used in addition to the organic EL element.
- various optical elements optical devices
- a solar cell a quantum dot film
- various displays such as a liquid crystal display, etc.
- the gas barrier film of the present invention is suitably used for an organic EL device that is sensitive to moisture because it has little damage to the inorganic layer 16 and exhibits excellent gas barrier performance with high durability over a long period of time.
- the gas barrier film, the optical element, and the method for producing the gas barrier film of the present invention have been described in detail.
- the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. May be performed.
- all layers are formed by RtoR, but at least one step may be performed batchwise after cutting the film, or cut. All processes may be performed batchwise for a sheet.
- Example 1 A PET film (Toyobo Co., Ltd., Cosmo Shine A4100, refractive index 1.54) having a thickness of 100 ⁇ m and a width of 1000 mm was prepared as a substrate.
- a release resin layer (release layer) was formed on this substrate (PET film) using a general organic film forming apparatus for forming a film by a coating method using RtoR shown in FIG.
- polyarylate Unitika M-2000H, manufactured by Unitika Ltd.
- cyclohexanone are prepared, weighed to a mass ratio of 5:95, dissolved at room temperature, and a solid content concentration 5% (resin composition) ).
- the Tg of the polyarylate used is 275 ° C. (catalog value).
- This composition was applied to a substrate (uncoated surface of the PET film) using a die coater, and then passed through a 130 ° C. drying zone (drying section). The passing time through the drying zone was 3 minutes.
- the composition was dried and cured to form a release resin layer (release layer) on the surface of the substrate.
- a protective film made of polyethylene was laminated on the peeling resin layer and wound up in a roll shape.
- the thickness of the release resin layer formed on the surface of the substrate was 2 ⁇ m.
- a silicon nitride layer (SiN) was formed as an inorganic layer on the surface of the release resin layer using a general inorganic film forming apparatus for forming a film by CCP-CVD using RtoR as shown in FIG.
- the film forming chamber of the inorganic film forming apparatus includes a film forming apparatus based on CCP-CVD, a drum serving as a counter electrode that wraps and conveys the substrate, a guide roller that peels off the protective film laminated on the release resin layer, and a peeled protective film And a guide roller for laminating the protective film on the surface of the deposited inorganic layer.
- Silane gas (flow rate 160 sccm), ammonia gas (flow rate 370 sccm), hydrogen gas (flow rate 590 sccm), and nitrogen gas (flow rate 240 sccm) were used as source gases for forming the inorganic layer.
- the high frequency power source was a high frequency power source with a frequency of 13.56 MHz, and the plasma excitation power was 2 kW.
- the film forming pressure was 40 Pa.
- the drum was supplied with a 0.2 kW bias power using a 0.4 MHz high frequency power source.
- the protective film laminated on the release resin layer was peeled off.
- a protective film made of polyethylene was laminated on the inorganic layer by a guide roller that first contacted the inorganic layer, and wound into a roll.
- the formed inorganic layer had a thickness of 20 nm.
- an adhesive layer was formed on the surface of the inorganic layer by using a general organic film forming apparatus for forming a film by a coating method using RtoR shown in FIG.
- an acrylic homopolymer manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd., 0415BA
- This acrylic homopolymer is amorphous and has a Tg of 20 ° C. and flows at 100 ° C. to develop adhesiveness.
- This composition was applied to the surface of the inorganic layer using a die coater and then passed through a drying zone at 80 ° C. The passing time through the drying zone was 3 minutes.
- the composition was dried and cured, and an adhesive layer was formed on the surface of the inorganic layer to produce a gas barrier film.
- the protective film laminated on the surface of the inorganic layer was peeled off.
- the thickness of the adhesive layer formed on the surface of the inorganic layer was 5 ⁇ m.
- Example 2 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the release resin layer was 4 ⁇ m.
- Example 3 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the release resin layer was 1 ⁇ m.
- Example 4 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the release resin layer was 0.2 ⁇ m.
- Example 5 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the adhesive layer was 20 ⁇ m.
- Example 6 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the adhesive layer was 10 ⁇ m.
- Example 7 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the adhesive layer was 2 ⁇ m.
- Example 8 Aromatic polyimide (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Neoprim-S) was prepared and diluted with toluene to prepare a composition having a solid content concentration of 5% by mass.
- the aromatic polyimide has a Tg of 300 ° C.
- a gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that this composition was used for forming the release resin layer.
- Example 9 Acrylic homopolymer (manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd., 0415BA) and urethane acrylic copolymer (manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd., Acryt 8UA347H) are weighed to a mass ratio of 50:50, and the solid content concentration is 20 with methyl ethyl ketone. The composition was prepared by diluting to a mass%. The resin obtained by drying and curing this composition has a Tg of 50 ° C. and flows at 120 ° C. to exhibit adhesiveness. A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that this composition was used for forming the adhesive layer.
- Example 10 A polyester resin (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., Polyester SP-180) was prepared and dissolved in toluene to prepare a composition having a solid content concentration of 10% by mass. This polyester resin is crystalline and has a Tg of 10 ° C. and flows at 120 ° C. to exhibit adhesiveness. A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that this composition was used for forming the adhesive layer.
- Example 11 Prepare trimethylolpropane triacrylate (TMPTA, manufactured by Daicel Ornex) and photopolymerization initiator (Lamberti, ESACURE KTO46), weigh them so that the mass ratio is 95: 5, and dissolve them in methyl ethyl ketone. And a composition having a solid content concentration of 15 for forming an organic layer was prepared. After the release resin layer and the inorganic layer were formed in the same manner as in Example 1, the prepared composition was applied to the surface of the inorganic layer with a die coater using a general organic film forming apparatus using RtoR as shown in FIG. And passed through a drying zone at 50 ° C. The passing time through the drying zone was 3 minutes.
- the composition for forming the organic layer was cured by irradiating with ultraviolet rays (accumulated dose of about 600 mJ / cm 2 ) to form an organic layer on the surface of the inorganic layer.
- the thickness of the organic layer was 1000 nm.
- Example 1 A gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that the release resin layer was not formed.
- Example 2 An organic layer having a thickness of 1000 nm was formed on the surface of the release resin layer in the same manner as in Example 11 described above. An inorganic layer was formed on the surface of the organic layer in the same manner as in Example 1, and an adhesive layer was further formed in the same manner as in Example 1 to produce a gas barrier film. That is, this gas barrier film has a layer structure of “substrate—release resin layer—organic layer—inorganic layer—adhesive layer”.
- COC manufactured by Polyplastics, TOPAS 6017S-04
- a composition having a solid content concentration of 10% by mass was prepared and dissolved in cyclohexane to prepare a composition having a solid content concentration of 10% by mass.
- the COC Tg is 178 ° C.
- a gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that this composition was used for forming the release resin layer.
- OCA Panaclean, Panaclean PDS1 (thickness 25 ⁇ m)
- a gas barrier film was produced in the same manner as in Example 1 except that this OCA was used as the adhesive layer.
- the OCA was attached to the inorganic layer as follows. First, the OCA light release separator was peeled off, and OCA was laminated on the inorganic layer. Next, the OCA heavy release separator was peeled off and transferred to a TAC film. Then, OCA was stuck to the inorganic layer by putting the gas barrier film which transferred the TAC film into a vacuum bonding apparatus (manufactured by Joyo Engineering Co., Ltd.) and processing it.
- a vacuum bonding apparatus manufactured by Joyo Engineering Co., Ltd.
- the gas barrier film and the TAC film were bonded with the adhesive layer facing the TAC film under the conditions of a pressure of 0.01 Pa and a substrate temperature of 105 ° C.
- the substrate temperature was set to 125 ° C.
- this process was abbreviate
- the water-vapor-permeation rate was measured similarly to the previous (barrier property, after transfer). Further, the total light transmittance of the laminate of the gas barrier film and the TAC film was measured according to JIS K 7361-1 (1996) using SH-7000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
- the laminate of the gas barrier film and the TAC film was allowed to stand for 500 hours in an environment of a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90% RH, and then the water vapor transmission rate was measured in the same manner as described above (barrier property, durability 500 hr).
- the water vapor permeability was measured in the same manner as described above even after leaving the laminate of the gas barrier film and the TAC film in an environment of a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 1000 hours (barrier property, durability). 1000 hr). The results are shown in the table below.
- the gas barrier films of Examples 1 to 11 have a high gas barrier property, a small decrease in the gas barrier property after peeling and transfer, and a relative humidity of 90% RH at a temperature of 60 ° C. Even when left in a hot and humid environment, the deterioration of gas barrier properties is small.
- Example 9 using a mixture of an acrylic homopolymer and a urethane acrylic copolymer for the adhesive layer requires heating at a higher temperature than other examples, but the gas barrier property after transfer is reduced. It shows very little and better high temperature and high humidity durability.
- Example 5 and 6 in which the adhesive layer is thicker than 20 ⁇ m and 10 ⁇ m as compared with others, the adhesiveness is good, and therefore the deterioration of the gas barrier property after transfer is very small.
- good transparency can be obtained by using amorphous adhesion.
- good gas barrier properties can be obtained by using polyarylate for the release resin layer (release layer).
- a higher gas barrier property can be obtained by having a laminated structure of an organic layer and an inorganic layer on the inorganic layer.
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Abstract
高いガスバリア性能を有する転写型のガスバリアフィルム、ガスバリアフィルムを用いる光学素子、および、ガスバリアフィルムの製造方法の提供を課題とする。ガスバリアフィルムは、基板と、基板が剥離可能な剥離樹脂層と、1層以上の無機層と、基板と最も離間する無機層に設けられる接着層と、を有し、剥離樹脂層の表面に無機層を有し、剥離樹脂層は、フェニル基を含む樹脂層であり、接着層は、常温では固体で、加熱により流動して接着性を発現する。
Description
本発明は、ガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる光学素子、および、このガスバリアフィルムを製造する製造方法に関する。
近年では、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL(Electroluminescence)素子)、太陽電池、量子ドットフィルムおよびディスプレイ材料などの光学素子(光学デバイス)、ならびに、水分や酸素によって変質する薬剤を収容する輸液バックなどの包装材料などにおいて、高いガスバリア性能が要求される。
そのため、これら部材には、ガスバリアフィルムを貼着すること、および、ガスバリアフィルムで封止等を行うことで、必要なガスバリア性能を付与している。
このような用途に対応するガスバリアフィルムとして、転写型のガスバリアフィルムが知られている。
そのため、これら部材には、ガスバリアフィルムを貼着すること、および、ガスバリアフィルムで封止等を行うことで、必要なガスバリア性能を付与している。
このような用途に対応するガスバリアフィルムとして、転写型のガスバリアフィルムが知られている。
転写型のガスバリアフィルムは、一例として、基板(セパレータ)の表面に剥離層を形成し、剥離層の表面にガスバリア層を形成して、ガスバリア層の表面に接着層を形成してなる構成を有する。
このような転写型のガスバリアフィルムは、例えば、有機EL素子等の貼着対象に接着層を貼着して、基板を剥離することで、貼着対象に転写(剥離転写)される。
このような転写型のガスバリアフィルムは、例えば、有機EL素子等の貼着対象に接着層を貼着して、基板を剥離することで、貼着対象に転写(剥離転写)される。
例えば、特許文献1には、基板と、基板の一方の面に設けられる、無機層および無機層の下地となる有機層の組み合わせを1組以上有するガスバリア層と、基板とガスバリア層との間に設けられ、有機層と密着し、かつ、基板と剥離するための剥離樹脂層とを有する、転写型のガスバリアフィルムが記載されている。また、特許文献1では、好ましい剥離樹脂層の形成材料として、シクロオレフィン共重合体を、好ましい下地有機層として、ガラス転移点(Tg)が200℃以上と高い紫外線硬化樹脂および電子線硬化樹脂を、それぞれ、例示している。
特許文献1では、このような構成を有することにより、高い性能のガスバリア性能を出せる転写型のガスバリアフィルムを実現するとしている。
特許文献1では、このような構成を有することにより、高い性能のガスバリア性能を出せる転写型のガスバリアフィルムを実現するとしている。
また、特許文献2には、基板上に形成される剥離樹脂層と、剥離樹脂層上に形成される、1組以上の有機層および無機層を有するガスバリア層とを有し、基板と剥離樹脂層とが剥離可能な、転写型のガスバリアフィルムの製造方法として、基板の一方の主面上に、基板との剥離力が、0.04~1N/25mm以下の剥離樹脂層を形成する剥離層形成工程と、剥離樹脂層上に有機層を形成する有機層形成工程と、有機層上に無機層を形成する無機層形成工程とを有する、ガスバリアフィルムの製造方法が記載されている。
特許文献2には、基板上の剥離樹脂層が基板から安易に剥がれてしまうと、そもそもガスバリアフィルムを製造できず、密着性が高すぎると、剥離時のせん断応力により、無機膜が破壊されてしまうことが記載されている。これに対して、特許文献2は、このような構成を有することにより、支持体と剥離樹脂層の密着力を最適化して、バリア層の破壊なく剥離できる、転写型のガスバリアフィルムの製造を可能にするとしている。
特許文献2には、基板上の剥離樹脂層が基板から安易に剥がれてしまうと、そもそもガスバリアフィルムを製造できず、密着性が高すぎると、剥離時のせん断応力により、無機膜が破壊されてしまうことが記載されている。これに対して、特許文献2は、このような構成を有することにより、支持体と剥離樹脂層の密着力を最適化して、バリア層の破壊なく剥離できる、転写型のガスバリアフィルムの製造を可能にするとしている。
これらの転写型のガスバリアフィルムによれば、高いガスバリア性能を有するガスバリアフィルムを、太陽電池等の光学素子に転写することができ、光学素子が水分等で劣化することをある程度防止できる。
しかしながら、近年では、転写型のガスバリアフィルムに要求されるガスバリア性能は、ますます厳しくなっており、より優れたガスバリア性能を発現する転写型のガスバリアフィルムの出現が望まれている。
本発明の目的は、このような問題点を解決することにあり、優れたガスバリア性能を発現する転写型のガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる光学素子、および、このガスバリアフィルムの製造方法を提供することにある。
本発明は、以下の構成によって課題を解決する。
[1] 基板と、基板の一方の表面に、基板が剥離可能な剥離樹脂層と、少なくとも1層の無機層と、少なくとも1層の無機層の中で、基板から最も離間した層の基板がある側とは反対側の表面接着層と、を有し、
剥離樹脂層の前記基板がある側とは反対側の表面に少なくとも1層の無機層の中で、前記基板に最も近接した層を有し、剥離樹脂層は、芳香族環を有する樹脂層であり、接着層は、常温では固体であり、加熱により、流動して接着性を発現することを特徴とするガスバリアフィルム。
[2] 接着層は、50~200℃で流動して接着性を発現する、[1]に記載のガスバリアフィルム。
[3] 剥離樹脂層のガラス転移点が180℃以上である、[1]または[2]に記載のガスバリアフィルム。
[4] 剥離樹脂層が、ビスフェノール構造を含む、[1]~[3]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[5] 剥離樹脂層が、ポリアリレートを含む、[1]~[4]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[6] 剥離樹脂層の厚さが0.2~4μmである、[1]~[5]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[7] 接着層のガラス転移点が130℃以下である、[1]~[6]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[8] 接着層の厚さが1~30μmである、[1]~[7]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[9] 接着層が、非晶性樹脂を主成分とする樹脂層である、[1]~[8]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[10] 接着層が、アクリル樹脂を主成分とする樹脂層である、[9]に記載のガスバリアフィルム。
[11] アクリル樹脂が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂である、[10]に記載のガスバリアフィルム。
[12] 接着層が、スチレンアクリル共重合体、ウレタンアクリル共重合体、および、ガラス転移点調節用のアクリル樹脂の1以上を含む、[9]~[11]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[13] 接着層が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂からなる層である、[10]または[11]に記載のガスバリアフィルム。
[14] 剥離樹脂層から基板を剥離した、[1]~[13]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[15] 剥離樹脂層の表面に形成される無機層と、接着層との間に、剥離樹脂層の表面に形成される無機層とは異なる無機層と、剥離樹脂層の表面に形成される無機層とは異なる無機層の下地となる有機層との組み合わせを、少なくとも1組、有する、[1]~[14]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[16] 光学素子本体の表面に、[1]~[15]のいずれかに記載のガスバリアフィルムを貼着した、光学素子。
[17] 光学素子本体が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、[16]に記載の光学素子。
[18] 基板の表面に、芳香族環を有する樹脂を溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、基板を剥離可能な剥離樹脂層を形成する工程、
剥離樹脂層の表面への形成を含む、気相堆積法によって、無機層を、少なくとも1層、形成する工程、および、
基板と最も離間する無機層の表面に、常温では固体であり、加熱により流動して接着性を発現する樹脂を、溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、接着層を形成する工程、を有する、ガスバリアフィルムの製造方法。
[19] 気相堆積法がプラズマCVDである、[18]に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
[1] 基板と、基板の一方の表面に、基板が剥離可能な剥離樹脂層と、少なくとも1層の無機層と、少なくとも1層の無機層の中で、基板から最も離間した層の基板がある側とは反対側の表面接着層と、を有し、
剥離樹脂層の前記基板がある側とは反対側の表面に少なくとも1層の無機層の中で、前記基板に最も近接した層を有し、剥離樹脂層は、芳香族環を有する樹脂層であり、接着層は、常温では固体であり、加熱により、流動して接着性を発現することを特徴とするガスバリアフィルム。
[2] 接着層は、50~200℃で流動して接着性を発現する、[1]に記載のガスバリアフィルム。
[3] 剥離樹脂層のガラス転移点が180℃以上である、[1]または[2]に記載のガスバリアフィルム。
[4] 剥離樹脂層が、ビスフェノール構造を含む、[1]~[3]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[5] 剥離樹脂層が、ポリアリレートを含む、[1]~[4]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[6] 剥離樹脂層の厚さが0.2~4μmである、[1]~[5]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[7] 接着層のガラス転移点が130℃以下である、[1]~[6]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[8] 接着層の厚さが1~30μmである、[1]~[7]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[9] 接着層が、非晶性樹脂を主成分とする樹脂層である、[1]~[8]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[10] 接着層が、アクリル樹脂を主成分とする樹脂層である、[9]に記載のガスバリアフィルム。
[11] アクリル樹脂が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂である、[10]に記載のガスバリアフィルム。
[12] 接着層が、スチレンアクリル共重合体、ウレタンアクリル共重合体、および、ガラス転移点調節用のアクリル樹脂の1以上を含む、[9]~[11]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[13] 接着層が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂からなる層である、[10]または[11]に記載のガスバリアフィルム。
[14] 剥離樹脂層から基板を剥離した、[1]~[13]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[15] 剥離樹脂層の表面に形成される無機層と、接着層との間に、剥離樹脂層の表面に形成される無機層とは異なる無機層と、剥離樹脂層の表面に形成される無機層とは異なる無機層の下地となる有機層との組み合わせを、少なくとも1組、有する、[1]~[14]のいずれかに記載のガスバリアフィルム。
[16] 光学素子本体の表面に、[1]~[15]のいずれかに記載のガスバリアフィルムを貼着した、光学素子。
[17] 光学素子本体が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、[16]に記載の光学素子。
[18] 基板の表面に、芳香族環を有する樹脂を溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、基板を剥離可能な剥離樹脂層を形成する工程、
剥離樹脂層の表面への形成を含む、気相堆積法によって、無機層を、少なくとも1層、形成する工程、および、
基板と最も離間する無機層の表面に、常温では固体であり、加熱により流動して接着性を発現する樹脂を、溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、接着層を形成する工程、を有する、ガスバリアフィルムの製造方法。
[19] 気相堆積法がプラズマCVDである、[18]に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
本発明によれば、優れたガスバリア性能を発現する転写型のガスバリアフィルム、このガスバリアフィルムを用いる耐久性の高い光学素子、および、このガスバリアフィルムを好適に製造できる製造方法が提供される。
以下、本発明のガスバリアフィルム、光学素子およびガスバリアフィルムの製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
(ガスバリアフィルム)
図1に、本発明のガスバリアフィルムの一例を概念的に示す。
図1は、本発明のガスバリアフィルムを主面の面方向から見た概念図である。主面とは、シート状物(フィルム、板状物)の最大面である。
図1に、本発明のガスバリアフィルムの一例を概念的に示す。
図1は、本発明のガスバリアフィルムを主面の面方向から見た概念図である。主面とは、シート状物(フィルム、板状物)の最大面である。
図1に示すガスバリアフィルム10は、基板12と、剥離樹脂層14と、無機層16と、接着層18と、を有して構成される。
ガスバリアフィルム10は、上述した転写型(剥離転写型)のガスバリアフィルムである。後に詳述するが、剥離樹脂層14は、基板12を剥離可能に貼着する層であり、芳香族環を有する樹脂層である。また、接着層18は、常温では固体であり、加熱により流動する樹脂層である。
なお、以下の説明では、ガスバリアフィルム10の基板12側を『下』、接着層18側を『上』とも言う。
ガスバリアフィルム10は、上述した転写型(剥離転写型)のガスバリアフィルムである。後に詳述するが、剥離樹脂層14は、基板12を剥離可能に貼着する層であり、芳香族環を有する樹脂層である。また、接着層18は、常温では固体であり、加熱により流動する樹脂層である。
なお、以下の説明では、ガスバリアフィルム10の基板12側を『下』、接着層18側を『上』とも言う。
<基板(セパレータ)>
基板12は、各種のガスバリアフィルムおよび各種の積層型の機能性フィルムなどにおいて基板(支持体)として利用される、公知のシート状物(フィルム、板状物)を用いることができる。
また、基板12は、各種の光学透明接着剤(OCA(Optical Clear Adhesive))においてセパレータ(軽剥離セパレータおよび重剥離セパレータ)として用いられている各種のシート状物も利用可能である。
基板12は、各種のガスバリアフィルムおよび各種の積層型の機能性フィルムなどにおいて基板(支持体)として利用される、公知のシート状物(フィルム、板状物)を用いることができる。
また、基板12は、各種の光学透明接着剤(OCA(Optical Clear Adhesive))においてセパレータ(軽剥離セパレータおよび重剥離セパレータ)として用いられている各種のシート状物も利用可能である。
基板12の材料には、制限はなく、剥離樹脂層14、無機層16および接着層18を形成可能で、さらに、剥離樹脂層14を形成するための組成物に含まれる溶剤で溶解しないものであれば、各種の材料が利用可能である。基板12の材料としては、好ましくは、各種の樹脂材料が例示される。
基板12の材料としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリトニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、透明ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、シクロオレフィン共重合体(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、トリアセチルセルロース(TAC)、および、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)等が挙げられる。
基板12の材料としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリトニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、透明ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、シクロオレフィン共重合体(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、トリアセチルセルロース(TAC)、および、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)等が挙げられる。
基板12の厚さは、用途および材料等に応じて、適宜、設定できる。
基板12の厚さには、制限はないが、ガスバリアフィルム10の機械的強度を十分に確保できる、可撓性(フレキシブル性)の良好なガスバリアフィルムが得られる、ガスバリアフィルム10の軽量化および薄手化を図れる、可撓性の良好なガスバリアフィルム10が得られる等の点で、5~150μmが好ましく、10~100μmがより好ましい。
基板12の厚さには、制限はないが、ガスバリアフィルム10の機械的強度を十分に確保できる、可撓性(フレキシブル性)の良好なガスバリアフィルムが得られる、ガスバリアフィルム10の軽量化および薄手化を図れる、可撓性の良好なガスバリアフィルム10が得られる等の点で、5~150μmが好ましく、10~100μmがより好ましい。
<剥離樹脂層>
ガスバリアフィルムは、基板の一方の表面に基板が剥離可能な剥離樹脂層を有する。本実施形態のガスバリアフィルム10においては、基板12の一方の表面に、剥離樹脂層14が形成される。
剥離樹脂層14は、基板12が剥離可能に貼着される樹脂層である。すなわち、剥離樹脂層14は、基板12から剥離可能な樹脂層である。従って、ガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14と無機層16との密着力が、基板12と剥離樹脂層14との密着力よりも強い。剥離樹脂層14が芳香族環を有することにより、基板12を剥離可能にしている。
なお、後述するが、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16は、好ましくは、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって形成される。そのため、無機層16を形成する際に、剥離樹脂層14がプラズマによってエッチングされて、剥離樹脂層14と無機層16との間には、剥離樹脂層14の成分と無機層16の成分とを有する、混合層のような層が形成される。その結果、剥離樹脂層14と無機層16とは、非常に強い密着力で密着される。
従って、ガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14と無機層16との密着力が、基板12と剥離樹脂層14との密着力よりも、遥かに強く、剥離樹脂層14から基板12を剥離しても、剥離樹脂層14と無機層16とが剥離することは無い。
ガスバリアフィルムは、基板の一方の表面に基板が剥離可能な剥離樹脂層を有する。本実施形態のガスバリアフィルム10においては、基板12の一方の表面に、剥離樹脂層14が形成される。
剥離樹脂層14は、基板12が剥離可能に貼着される樹脂層である。すなわち、剥離樹脂層14は、基板12から剥離可能な樹脂層である。従って、ガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14と無機層16との密着力が、基板12と剥離樹脂層14との密着力よりも強い。剥離樹脂層14が芳香族環を有することにより、基板12を剥離可能にしている。
なお、後述するが、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16は、好ましくは、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって形成される。そのため、無機層16を形成する際に、剥離樹脂層14がプラズマによってエッチングされて、剥離樹脂層14と無機層16との間には、剥離樹脂層14の成分と無機層16の成分とを有する、混合層のような層が形成される。その結果、剥離樹脂層14と無機層16とは、非常に強い密着力で密着される。
従って、ガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14と無機層16との密着力が、基板12と剥離樹脂層14との密着力よりも、遥かに強く、剥離樹脂層14から基板12を剥離しても、剥離樹脂層14と無機層16とが剥離することは無い。
また、剥離樹脂層14は、無機層16を適正に形成するための下地層となる。
すなわち、基板12の表面に形成される剥離樹脂層14は、基板12の表面の凹凸および表面に付着する異物等を包埋する。その結果、無機層16の形成面を適正にして、適正に無機層16を形成することを可能にする。
ガスバリアフィルム10は、基板12を剥離可能にする剥離樹脂層14に無機層16を形成することにより、基板12が剥離可能で、かつ、優れたガスバリア性能を有するガスバリアフィルムを実現している。この点に関しては、後に詳述する。
さらに、剥離樹脂層14は、基板12を剥離した後は、無機層16を保護する保護層として作用する。
すなわち、基板12の表面に形成される剥離樹脂層14は、基板12の表面の凹凸および表面に付着する異物等を包埋する。その結果、無機層16の形成面を適正にして、適正に無機層16を形成することを可能にする。
ガスバリアフィルム10は、基板12を剥離可能にする剥離樹脂層14に無機層16を形成することにより、基板12が剥離可能で、かつ、優れたガスバリア性能を有するガスバリアフィルムを実現している。この点に関しては、後に詳述する。
さらに、剥離樹脂層14は、基板12を剥離した後は、無機層16を保護する保護層として作用する。
上述のように、ガスバリアフィルム10は、芳香族環を有する樹脂によって剥離樹脂層14を形成することで、基板12を剥離可能にしている。
剥離樹脂層14は、好ましくは、ビスフェノール構造を含む樹脂を主成分とする。剥離樹脂層14は、より好ましくは、ポリアリレート(ポリアリレート樹脂(PAR))を主成分とする。周知のように、ポリアリレートとは、ビスフェノールAに代表されるビスフェノールなどの2価フェノールと、フタル酸(テレフタル酸、イソフタル酸)などの2塩基酸との重縮合体からなる芳香族ポリエステルである。
剥離樹脂層14をビスフェノール構造を含む樹脂を主成分とすることにより、特に、剥離樹脂層14をポリアリレートを主成分とすることにより、基板12と剥離樹脂層14との密着力が適正で、かつ、容易に基板12を剥離可能なガスバリアフィルム10を得ることができる、適度な柔軟性を有するので基板12を剥離する際の無機層16の損傷(割れおよびヒビ等)を防止できる、耐熱性が高いため適正な無機層16を安定して形成できる、転写後の性能劣化を防止できる等の点で好ましい。
なお、主成分とは、含有する成分のうち、最も含有質量比が大きい成分をいう。
剥離樹脂層14は、好ましくは、ビスフェノール構造を含む樹脂を主成分とする。剥離樹脂層14は、より好ましくは、ポリアリレート(ポリアリレート樹脂(PAR))を主成分とする。周知のように、ポリアリレートとは、ビスフェノールAに代表されるビスフェノールなどの2価フェノールと、フタル酸(テレフタル酸、イソフタル酸)などの2塩基酸との重縮合体からなる芳香族ポリエステルである。
剥離樹脂層14をビスフェノール構造を含む樹脂を主成分とすることにより、特に、剥離樹脂層14をポリアリレートを主成分とすることにより、基板12と剥離樹脂層14との密着力が適正で、かつ、容易に基板12を剥離可能なガスバリアフィルム10を得ることができる、適度な柔軟性を有するので基板12を剥離する際の無機層16の損傷(割れおよびヒビ等)を防止できる、耐熱性が高いため適正な無機層16を安定して形成できる、転写後の性能劣化を防止できる等の点で好ましい。
なお、主成分とは、含有する成分のうち、最も含有質量比が大きい成分をいう。
ガスバリアフィルム10において、剥離樹脂層14は、耐熱性が高いのが好ましい。具体的には、剥離樹脂層14は、ガラス転移点(Tg)が175℃以上であるのが好ましく、200℃以上であるのがより好ましく、250℃以上であるのがさらに好ましい。
上述のように、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16は、好ましくは、プラズマCVDによって形成される。剥離樹脂層14のTgを175℃以上とすることにより、無機層16を形成する際における、プラズマによる剥離樹脂層14のエッチングおよび揮発を好適に抑制して、適正な剥離樹脂層14および無機層16を好適に形成できる等の点で好ましい。
剥離樹脂層14のTgの上限には、制限はないが、500℃以下であるのが好ましい。
上述のように、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16は、好ましくは、プラズマCVDによって形成される。剥離樹脂層14のTgを175℃以上とすることにより、無機層16を形成する際における、プラズマによる剥離樹脂層14のエッチングおよび揮発を好適に抑制して、適正な剥離樹脂層14および無機層16を好適に形成できる等の点で好ましい。
剥離樹脂層14のTgの上限には、制限はないが、500℃以下であるのが好ましい。
また、Tgと同様の理由で、剥離樹脂層14を形成する樹脂は、ある程度、分子量が大きいのが好ましい。
具体的には、剥離樹脂層14を形成する樹脂は、分子量(重量平均分子量(Mw))が500以上であるのが好ましく、1000以上であるのがより好ましく、1500以上であるのがさらに好ましい。
具体的には、剥離樹脂層14を形成する樹脂は、分子量(重量平均分子量(Mw))が500以上であるのが好ましく、1000以上であるのがより好ましく、1500以上であるのがさらに好ましい。
なお、剥離樹脂層14のTgは、示差走査熱量計(DSC)等を用いる公知の方法で特定すればよい。また、分子量も、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)等を用いる公知の方法で」測定すればよい。また、市販品を用いる場合には、剥離樹脂層14のTgおよび分子量は、カタログ値を用いればよい。
以上の点に関しては、後述する接着層18も同様である。
以上の点に関しては、後述する接着層18も同様である。
上述のように、本発明のガスバリアフィルムにおいて、剥離樹脂層14は、芳香族環を有する各種の樹脂で形成可能である。また、剥離樹脂層14は、芳香族環を有する樹脂であれば、市販品を用いて形成してもよい。
剥離樹脂層14の形成に利用可能な市販品の樹脂としては、ユニチカ社製のユニファイナー(unifiner)およびUポリマー、ならびに、三菱ガス化学社製のネオプリム等が例示される。
剥離樹脂層14の形成に利用可能な市販品の樹脂としては、ユニチカ社製のユニファイナー(unifiner)およびUポリマー、ならびに、三菱ガス化学社製のネオプリム等が例示される。
剥離樹脂層14の厚さには、制限はないが、0.2~6μmが好ましく、0.5~5μmがより好ましく、1~3μmがさらに好ましい。
剥離樹脂層14の厚さを0.2μm以上とすることにより、適正な無機層16を安定して形成できる、剥離時に引き裂かれない機械強度を維持でき、良好に剥離できる、セパレータ等の異物の影響を受けない等の点で好ましい。また、剥離樹脂層14の厚さを6μm以下とすることにより、ガスバリアフィルム10の軽量化および薄手化を図れる、透明性の高いガスバリアフィルムが得られる、良好な基板12の剥離性が得られる、熱硬化時に均一に硬化できる、残留溶剤の含有量を抑制できる等の点で好ましい。
なお、剥離樹脂層14の厚さとは、上述の混合層を含まない、剥離樹脂層14の形成成分のみからなる層の厚さである。
剥離樹脂層14の厚さを0.2μm以上とすることにより、適正な無機層16を安定して形成できる、剥離時に引き裂かれない機械強度を維持でき、良好に剥離できる、セパレータ等の異物の影響を受けない等の点で好ましい。また、剥離樹脂層14の厚さを6μm以下とすることにより、ガスバリアフィルム10の軽量化および薄手化を図れる、透明性の高いガスバリアフィルムが得られる、良好な基板12の剥離性が得られる、熱硬化時に均一に硬化できる、残留溶剤の含有量を抑制できる等の点で好ましい。
なお、剥離樹脂層14の厚さとは、上述の混合層を含まない、剥離樹脂層14の形成成分のみからなる層の厚さである。
剥離樹脂層14は、材料に応じた公知の方法で形成できる。
例えば、剥離樹脂層14は、剥離樹脂層14となる樹脂等を溶剤に溶解した組成物(樹脂組成物)を調製して、基板12に塗布し、組成物を乾燥させる、塗布法で形成できる。塗布法による剥離樹脂層14の形成では、必要に応じて、さらに、乾燥した組成物に、紫外線を照射することにより、成物中の樹脂(有機化合物)を重合(架橋)させてもよい。
例えば、剥離樹脂層14は、剥離樹脂層14となる樹脂等を溶剤に溶解した組成物(樹脂組成物)を調製して、基板12に塗布し、組成物を乾燥させる、塗布法で形成できる。塗布法による剥離樹脂層14の形成では、必要に応じて、さらに、乾燥した組成物に、紫外線を照射することにより、成物中の樹脂(有機化合物)を重合(架橋)させてもよい。
剥離樹脂層14は、ロール・トゥ・ロールによって形成するのが好ましい。以下の説明では、『ロール・トゥ・ロール』を『RtoR』とも言う。
周知のように、RtoRとは、長尺なシート状物を巻回してなるロールから、シート状物を送り出し、長尺なシートを長手方向に搬送しつつ成膜を行い、成膜済のシート状物をロール状に巻回する製造方法である。RtoRを利用することで、高い生産性と生産効率が得られる。
周知のように、RtoRとは、長尺なシート状物を巻回してなるロールから、シート状物を送り出し、長尺なシートを長手方向に搬送しつつ成膜を行い、成膜済のシート状物をロール状に巻回する製造方法である。RtoRを利用することで、高い生産性と生産効率が得られる。
<無機層>
無機層16は、無機化合物を含む薄膜であり、少なくとも剥離樹脂層14の表面に形成される。なお、後述するが、本発明のガスバリアフィルムは、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16と、接着層18との間に、無機層16の下地となる有機層と、無機層16との組み合わせを、1組以上、有してもよい。
ガスバリアフィルム10では、無機層16が、主にガスバリア性能を発現する。
基板12の表面には、凹凸および異物の影のような、無機化合物が着膜し難い領域がある。上述のように、基板12の表面に剥離樹脂層14を設け、その上に無機層16を形成することにより、無機化合物が着膜し難い領域が覆われる。そのため、無機層16の形成面に、無機層16を隙間無く形成することが可能になる。
無機層16は、無機化合物を含む薄膜であり、少なくとも剥離樹脂層14の表面に形成される。なお、後述するが、本発明のガスバリアフィルムは、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16と、接着層18との間に、無機層16の下地となる有機層と、無機層16との組み合わせを、1組以上、有してもよい。
ガスバリアフィルム10では、無機層16が、主にガスバリア性能を発現する。
基板12の表面には、凹凸および異物の影のような、無機化合物が着膜し難い領域がある。上述のように、基板12の表面に剥離樹脂層14を設け、その上に無機層16を形成することにより、無機化合物が着膜し難い領域が覆われる。そのため、無機層16の形成面に、無機層16を隙間無く形成することが可能になる。
無機層16の材料には、制限はなく、ガスバリア性能を発現する無機化合物からなる、公知のガスバリア層に用いられる無機化合物が、各種、利用可能である。
無機層16の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化インジウムスズ(ITO)などの金属酸化物; 窒化アルミニウムなどの金属窒化物; 炭化アルミニウムなどの金属炭化物; 酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化窒化炭化ケイ素などのケイ素酸化物; 窒化ケイ素、窒化炭化ケイ素などのケイ素窒化物; 炭化ケイ素等のケイ素炭化物; これらの水素化物; これら2種以上の混合物; および、これらの水素含有物等、の無機化合物が挙げられる。また、これらの2種以上の混合物も、利用可能である。
中でも、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、および、これらの2種以上の混合物は、透明性が高く、かつ、優れたガスバリア性能を発現できる点で、好適に利用される。その中でも、ケイ素を含有する化合物は、好適に利用され、その中でも特に、優れたガスバリア性能を発現できる点で、窒化ケイ素は、好適に利用される。
無機層16の材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化インジウムスズ(ITO)などの金属酸化物; 窒化アルミニウムなどの金属窒化物; 炭化アルミニウムなどの金属炭化物; 酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化窒化炭化ケイ素などのケイ素酸化物; 窒化ケイ素、窒化炭化ケイ素などのケイ素窒化物; 炭化ケイ素等のケイ素炭化物; これらの水素化物; これら2種以上の混合物; および、これらの水素含有物等、の無機化合物が挙げられる。また、これらの2種以上の混合物も、利用可能である。
中でも、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、および、これらの2種以上の混合物は、透明性が高く、かつ、優れたガスバリア性能を発現できる点で、好適に利用される。その中でも、ケイ素を含有する化合物は、好適に利用され、その中でも特に、優れたガスバリア性能を発現できる点で、窒化ケイ素は、好適に利用される。
無機層16の厚さには、制限はなく、材料に応じて、目的とするガスバリア性能を発現できる厚さを、適宜、設定できる。
無機層16の厚さは、2~150nmが好ましく、5~50nmがより好ましく、10~30nmがさらに好ましい。
無機層16の厚さを2nm以上とすることにより、十分なガスバリア性能を安定して発現する無機層16が形成できる点で好ましい。また、無機層16は、一般的に脆く、厚過ぎると、割れ、ヒビ、および、剥がれ等を生じる可能性が有るが、無機層16の厚さを150nm以下とすることにより、割れが発生することを防止できる。
無機層16の厚さは、2~150nmが好ましく、5~50nmがより好ましく、10~30nmがさらに好ましい。
無機層16の厚さを2nm以上とすることにより、十分なガスバリア性能を安定して発現する無機層16が形成できる点で好ましい。また、無機層16は、一般的に脆く、厚過ぎると、割れ、ヒビ、および、剥がれ等を生じる可能性が有るが、無機層16の厚さを150nm以下とすることにより、割れが発生することを防止できる。
なお、後述するように、無機層16が、複数層、設けられる場合には、各無機層16の厚さは、同じでも異なってもよい。
また、無機層16が、複数層、設けられる場合には、無機層16の材料は、同じでも異なってもよい。
また、無機層16が、複数層、設けられる場合には、無機層16の材料は、同じでも異なってもよい。
無機層16は、材料に応じた公知の方法で形成できる。
例えば、CCP(Capacitively Coupled Plasma)-CVDおよびICP(Inductively Coupled Plasm)-CVD等のプラズマCVD、原子層堆積法(ALD(Atomic Layer Deposition))、マグネトロンスパッタリングおよび反応性スパッタリング等のスパッタリング、ならびに、真空蒸着などの各種の気相成膜法が好適に挙げられる。
中でも、上述したように、剥離樹脂層14と無機層16との密着力を向上できる点で、CCP-CVDおよびICP-CVD等のプラズマCVDは、好適に利用される。
なお、無機層16も、RtoRで形成するのが好ましい。
例えば、CCP(Capacitively Coupled Plasma)-CVDおよびICP(Inductively Coupled Plasm)-CVD等のプラズマCVD、原子層堆積法(ALD(Atomic Layer Deposition))、マグネトロンスパッタリングおよび反応性スパッタリング等のスパッタリング、ならびに、真空蒸着などの各種の気相成膜法が好適に挙げられる。
中でも、上述したように、剥離樹脂層14と無機層16との密着力を向上できる点で、CCP-CVDおよびICP-CVD等のプラズマCVDは、好適に利用される。
なお、無機層16も、RtoRで形成するのが好ましい。
ガスバリアフィルムは、少なくとも1層の無機層の中で基板から最も離間した層の基板がある側とは反対側の表面に、接着層を有する。本実施形態のガスバリアフィルム10においては、最上層すなわち基板12と逆側の表面に接着層18が形成される。言い換えると、接着層18は、基板12と最も離間する無機層16の表面に形成される。図示例のガスバリアフィルム10は、無機層16を1層のみ有するので、接着層18は、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16の表面に形成される。ガスバリアフィルムが無機層を1層のみ有する場合、この無機層が基板から最も離間する無機層となる。
接着層18は、有機EL素子等の貼着対象に、ガスバリアフィルム10を貼着する際に、接着剤となる層である。また、接着層18は、ガスバリア性能を発現する無機層16を保護する保護層としても作用する。
接着層18は、有機EL素子等の貼着対象に、ガスバリアフィルム10を貼着する際に、接着剤となる層である。また、接着層18は、ガスバリア性能を発現する無機層16を保護する保護層としても作用する。
ガスバリアフィルム10において、接着層18は、従来より転写型のガスバリアフィルムにおいて用いられているOCA(光学透明接着剤)ではなく、ホットメルト接着剤(HMA(Hot Melting Adhesive))を用いる接着層である。具体的には、接着層18は、常温では固体で、加熱することで流動して、JIS K 5600-5-6(1999)で規定されるクロスカット法での剥離試験で80マス以上残る接着性を発現する接着層である。なお、常温とは、例えば20℃±15℃の範囲のうちのいずれかの温度を示す。接着層18は、20℃±15℃の範囲のいずれかにおいて固体であることが好ましく、23℃において固体であることがより好ましい。
本発明は、基板12を剥離可能に貼着する剥離樹脂層14に無機層16を形成し、接着層18として、OCAではなくホットメルト接着剤を用いることにより、従来の転写型のガスバリアフィルムに比して、よりガスバリア性能が高いガスバリアフィルムを実現している。
本発明は、基板12を剥離可能に貼着する剥離樹脂層14に無機層16を形成し、接着層18として、OCAではなくホットメルト接着剤を用いることにより、従来の転写型のガスバリアフィルムに比して、よりガスバリア性能が高いガスバリアフィルムを実現している。
高いガスバリア性能を有するガスバリアフィルムとして、有機層と無機層との積層構造を有する、有機無機積層構造のガスバリアフィルムが知られている。有機無機積層型のガスバリアフィルムは、主にガスバリア性能を発現する無機層と、この無機層の下地層となる(下地)有機層との組み合わせを、1組以上、基板の表面に形成した構成を有する。
特許文献1にも記載されるように、有機無機積層構造を有する転写型のガスバリアフィルムは、基板の表面にCOC等からなる剥離樹脂層を設け、この剥離樹脂層の表面に有機層と無機層との組み合わせを、1組以上、形成し、最上層の無機層の表面に、OCA等を用いて、貼着対象に貼着するための接着層を設ける。
転写型のガスバリアフィルムは、接着層によって貼着対象に貼着し、その後、基板を剥離樹脂層から剥離することで、貼着対象に転写(剥離転写)される。
特許文献1にも記載されるように、有機無機積層構造を有する転写型のガスバリアフィルムは、基板の表面にCOC等からなる剥離樹脂層を設け、この剥離樹脂層の表面に有機層と無機層との組み合わせを、1組以上、形成し、最上層の無機層の表面に、OCA等を用いて、貼着対象に貼着するための接着層を設ける。
転写型のガスバリアフィルムは、接着層によって貼着対象に貼着し、その後、基板を剥離樹脂層から剥離することで、貼着対象に転写(剥離転写)される。
有機無機積層構造を有する転写型のガスバリアフィルムにおいて、剥離樹脂層および有機層は、塗布法によって形成される。周知のように、塗布法による樹脂層の形成では、樹脂層となるモノマーまたは樹脂等を溶剤に溶解してなる組成物を調製し、組成物を塗布して、乾燥して樹脂層を形成し、あるいは、さらに必要に応じて、紫外線の照射等によってモノマーまたは樹脂等を架橋して、樹脂層を形成する。
ところが、剥離樹脂層の表面に、塗布法によって有機層を形成すると、有機層を形成するための組成物に含まれる溶剤が剥離樹脂層を溶解して、剥離樹脂層の成分が有機層に混入してしまう。その結果、有機層に不純物が混入してしまい、本来の有機層に望まれる純粋な硬化物を得るのが困難になる。
また、上述のように、無機層は好ましくはプラズマCVDで形成される。そのため、無機層の下地となる有機層には、プラズマによるエッチングを防止するために、架橋性が高く、高Tgかつ硬い多官能アクリル樹脂等が好適に利用される。これに対して、剥離樹脂層となるCOC等は、有機層よりもTgおよび硬度が低く、無機層を形成する際のプラズマによって、容易にエッチングされ揮発する。しかも、剥離樹脂層の成分は、有機層を形成するための組成物が硬化する前に、組成物に混入するので、有機層の表面近傍まで到る。
そのため、無機層の形成時に、剥離樹脂層の成分が激しくエッチングされ、かつ、揮発して、無機層の着膜を阻害し、ガスバリア性能を損なう無機層の欠陥(孔)を形成する要因になる。
さらに、非常に架橋性の高い有機層を形成するので、剥離樹脂層上で応力が発生し、カールしやすくなる。また、必然的に、カールによって有機層を剥離しようとする力が、剥離樹脂層と基板との間にも伝搬し、密着力が低いと、基板と剥離樹脂層との自己剥離が発生する可能性がある。自己剥離を防ぐために、剥離樹脂層と基板との密着力を高い方向に設計すると、基板を剥離する際に、無機層が損傷しやすくなる。すなわち、有機無機積層構造を有するガスバリア層において、無機層の下地となる有機層はガスバリア性能を高めるために重要な要素では有るものの、転写型のガスバリアフィルムでは、不利に働く場合もある。
ところが、剥離樹脂層の表面に、塗布法によって有機層を形成すると、有機層を形成するための組成物に含まれる溶剤が剥離樹脂層を溶解して、剥離樹脂層の成分が有機層に混入してしまう。その結果、有機層に不純物が混入してしまい、本来の有機層に望まれる純粋な硬化物を得るのが困難になる。
また、上述のように、無機層は好ましくはプラズマCVDで形成される。そのため、無機層の下地となる有機層には、プラズマによるエッチングを防止するために、架橋性が高く、高Tgかつ硬い多官能アクリル樹脂等が好適に利用される。これに対して、剥離樹脂層となるCOC等は、有機層よりもTgおよび硬度が低く、無機層を形成する際のプラズマによって、容易にエッチングされ揮発する。しかも、剥離樹脂層の成分は、有機層を形成するための組成物が硬化する前に、組成物に混入するので、有機層の表面近傍まで到る。
そのため、無機層の形成時に、剥離樹脂層の成分が激しくエッチングされ、かつ、揮発して、無機層の着膜を阻害し、ガスバリア性能を損なう無機層の欠陥(孔)を形成する要因になる。
さらに、非常に架橋性の高い有機層を形成するので、剥離樹脂層上で応力が発生し、カールしやすくなる。また、必然的に、カールによって有機層を剥離しようとする力が、剥離樹脂層と基板との間にも伝搬し、密着力が低いと、基板と剥離樹脂層との自己剥離が発生する可能性がある。自己剥離を防ぐために、剥離樹脂層と基板との密着力を高い方向に設計すると、基板を剥離する際に、無機層が損傷しやすくなる。すなわち、有機無機積層構造を有するガスバリア層において、無機層の下地となる有機層はガスバリア性能を高めるために重要な要素では有るものの、転写型のガスバリアフィルムでは、不利に働く場合もある。
また、従来の転写型のガスバリアフィルム、特に、有機EL素子等の光学素子に利用される転写型ガスバリアフィルムには、高い透明性等の光学特性が要求される。そのため、転写時に貼着対象と貼着するために最上層に設けられる接着層には、上述のようにOCAが利用される。
ところが、OCA等の接着剤は、粘着性を有するので、取り扱い性を確保するために、表面にセパレータを貼着する必要がある。また、OCA等は、粘着性を有するために、引っ張られた際に良く伸びる。そのため、OCAは、ガスバリアフィルムを転写する際のセパレータの剥離、および、基板の剥離の際に、貼着したい部分以外の外側も引っ張る。その結果、無機層もOCAに引っ張られてしまい、特に、無機層の端部近傍において、無機層の損傷を誘発して、ガスバリア性能を低下させる。
また、転写型のガスバリアフィルムは、通常、使用時に所望のサイズおよび形状に切断する。OCAは、この切断の際にも端部で引っ張られ、端部において、所望サイズおよび形状の領域の外部がギザギザ状になる、一般的な転写技術における、いわゆる『箔引き』と呼ばれる現象と同様の現象が生じる。この箔引きは、転写時における、上述した接着層からのセパレータの剥離、および、ガスバリアフィルムからの基板の剥離でも生じる。この箔引きを生じると、ガスバリアフィルムの端部において、無機層の損傷等を誘発して、ガスバリア性能の低下を生じる。さらに、箔引きを生じたガスバリアフィルムは、製品品質的にも不利であり、また、貼着対象に転写した際に、例えば表示装置の表示部などの不要な部分までガスバリアフィルムが覆い被さってしまう場合もある。さらに、箔引きによって、密着が弱い部分も生じるために、其処からの物理的な破壊を誘発して、故障箇所を増やす原因にもなる。
ところが、OCA等の接着剤は、粘着性を有するので、取り扱い性を確保するために、表面にセパレータを貼着する必要がある。また、OCA等は、粘着性を有するために、引っ張られた際に良く伸びる。そのため、OCAは、ガスバリアフィルムを転写する際のセパレータの剥離、および、基板の剥離の際に、貼着したい部分以外の外側も引っ張る。その結果、無機層もOCAに引っ張られてしまい、特に、無機層の端部近傍において、無機層の損傷を誘発して、ガスバリア性能を低下させる。
また、転写型のガスバリアフィルムは、通常、使用時に所望のサイズおよび形状に切断する。OCAは、この切断の際にも端部で引っ張られ、端部において、所望サイズおよび形状の領域の外部がギザギザ状になる、一般的な転写技術における、いわゆる『箔引き』と呼ばれる現象と同様の現象が生じる。この箔引きは、転写時における、上述した接着層からのセパレータの剥離、および、ガスバリアフィルムからの基板の剥離でも生じる。この箔引きを生じると、ガスバリアフィルムの端部において、無機層の損傷等を誘発して、ガスバリア性能の低下を生じる。さらに、箔引きを生じたガスバリアフィルムは、製品品質的にも不利であり、また、貼着対象に転写した際に、例えば表示装置の表示部などの不要な部分までガスバリアフィルムが覆い被さってしまう場合もある。さらに、箔引きによって、密着が弱い部分も生じるために、其処からの物理的な破壊を誘発して、故障箇所を増やす原因にもなる。
このような問題点を解決するために、本発明者は、鋭意検討を重ねた。その結果、無機層を適正に形成可能な剥離樹脂層を形成し、そこに直接無機膜を形成すると共に、形成した無機層を破壊することなく基板を剥離できる接着方法の実現が重要であると考えた。
具体的には、プラズマCVDによる無機層の形成が可能なTgを有する樹脂を溶剤に溶解して組成物化(ワニス化)し、この組成物を基板に塗布して、加熱乾燥によって硬化して剥離樹脂層14を形成し、この剥離樹脂層14に、直接、無機層16を形成する。さらに、常温では固体で無機層16の保護層として作用し、貼着対象への貼着時には接着剤としての役割を担えるホットメルト接着剤によって接着層18を形成する。
剥離樹脂層14を高耐熱化し、組成物を調製して溶液塗布にすることで、無機層16を支持する機能とガスバリア性能を高めるため基板上の異物包埋性を両立できる。また、ホットメルト接着剤は、通常は固体であるため、無機層16の保護層として作用し、かつ、貼着時には、加熱した部分のみ接着性や流動性を発現するため、箔引きを生じることなく、任意の形状およびサイズに切断でき、かつ、転写することが可能になる。また、ホットメルト接着剤によって接着層18を形成して、貼着対象への密着力をガスバリアフィルム10の最上層(最表層)で制御することで、貼着対象に対して、積極的に、強固に密着しようとする力の働きが発生し、その結果、基板12を安定的に剥離できるようにもなる。すなわち、ホットメルト接着剤によって接着層18を形成することで、剥離樹脂層14と基板12との間にかかる密着力の制限が極めて低くなり、加熱した部分のみを綺麗に転写することも可能になる。
その結果、ガスバリアフィルム10は、転写型のガスバリアフィルムにおいて、ガスバリアフィルム10の切断、および、転写すなわち貼着対象への貼着および基板12の剥離の際に生じる、箔引き、および、無機層16の損傷(割れおよびヒビ等)を防止して、高いガスバリア性能を、優れた耐久性で長期に渡って発現できる。
具体的には、プラズマCVDによる無機層の形成が可能なTgを有する樹脂を溶剤に溶解して組成物化(ワニス化)し、この組成物を基板に塗布して、加熱乾燥によって硬化して剥離樹脂層14を形成し、この剥離樹脂層14に、直接、無機層16を形成する。さらに、常温では固体で無機層16の保護層として作用し、貼着対象への貼着時には接着剤としての役割を担えるホットメルト接着剤によって接着層18を形成する。
剥離樹脂層14を高耐熱化し、組成物を調製して溶液塗布にすることで、無機層16を支持する機能とガスバリア性能を高めるため基板上の異物包埋性を両立できる。また、ホットメルト接着剤は、通常は固体であるため、無機層16の保護層として作用し、かつ、貼着時には、加熱した部分のみ接着性や流動性を発現するため、箔引きを生じることなく、任意の形状およびサイズに切断でき、かつ、転写することが可能になる。また、ホットメルト接着剤によって接着層18を形成して、貼着対象への密着力をガスバリアフィルム10の最上層(最表層)で制御することで、貼着対象に対して、積極的に、強固に密着しようとする力の働きが発生し、その結果、基板12を安定的に剥離できるようにもなる。すなわち、ホットメルト接着剤によって接着層18を形成することで、剥離樹脂層14と基板12との間にかかる密着力の制限が極めて低くなり、加熱した部分のみを綺麗に転写することも可能になる。
その結果、ガスバリアフィルム10は、転写型のガスバリアフィルムにおいて、ガスバリアフィルム10の切断、および、転写すなわち貼着対象への貼着および基板12の剥離の際に生じる、箔引き、および、無機層16の損傷(割れおよびヒビ等)を防止して、高いガスバリア性能を、優れた耐久性で長期に渡って発現できる。
上述のように、ガスバリアフィルム10において、接着層18は、ホットメルト接着剤を用いて形成されるものであり、常温では固体で、加熱によって流動して接着性を発現する。
接着層18は、30~200℃で流動して接着性を発現するのが好ましく、接着層18は、40~180℃で流動して接着性を発現するのがより好ましく、50~150℃で流動して接着性を発現するのがさらに好ましい。
接着層18が常温で流動して接着性を発現する場合には、ガスバリアフィルム10の切断時および転写時に、上述した箔引きが生じやすく、ガスバリア性能の低下等を生じる。
また、流動して接着性を発現する温度が高すぎると、貼着対象への貼着時に必要な加熱温度が高くなってしまい、基板12、剥離樹脂層14および貼着対象に熱ダメージを与えてしまう。
接着層18は、30~200℃で流動して接着性を発現するのが好ましく、接着層18は、40~180℃で流動して接着性を発現するのがより好ましく、50~150℃で流動して接着性を発現するのがさらに好ましい。
接着層18が常温で流動して接着性を発現する場合には、ガスバリアフィルム10の切断時および転写時に、上述した箔引きが生じやすく、ガスバリア性能の低下等を生じる。
また、流動して接着性を発現する温度が高すぎると、貼着対象への貼着時に必要な加熱温度が高くなってしまい、基板12、剥離樹脂層14および貼着対象に熱ダメージを与えてしまう。
ガスバリアフィルム10において、接着層18のTgには制限は無いが、130℃以下であるのが好ましく、100℃以下であるのがより好ましく、60℃以下であるのがさらに好ましく、30℃以下であるのが特に好ましい。
接着層18のTgを130℃以下とすることにより、熱流動性が得やすいため、加熱による接着性および転写性を向上して上述した箔引きを防止できる、低温で接着でき生産性を向上できる等の点で好ましい。
接着層18のTgの下限にも制限はないが、-150℃以上であるのが好ましい。
接着層18のTgを130℃以下とすることにより、熱流動性が得やすいため、加熱による接着性および転写性を向上して上述した箔引きを防止できる、低温で接着でき生産性を向上できる等の点で好ましい。
接着層18のTgの下限にも制限はないが、-150℃以上であるのが好ましい。
接着層18は、常温では固体で、加熱により流動して接着性を発現できれば、材料に制限はない。
接着層18は、非晶性樹脂を主成分とするのが好ましく、アクリル樹脂を主成分とするのがより好ましく、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂(アクリルホモポリマー(ホモアクリルポリマー))を主成分とするのがさらに好ましい。
接着層18の主成分を非晶性樹脂、特にアクリル樹脂とすることにより、透明性が高いガスバリアフィルム10が得られる等の点で好ましい。
さらに、接着層18の主成分をアクリルホモポリマーとすることにより、上述した利点に加え、熱による転写性を良好にできる、箔引きを防止できる、硬化した後の巻き取り時にブロッキングしにくい等の点で好ましい。また、接着層18をアクリルホモポリマーで形成することにより、上述した利点に加え、接着層18を、比較的、低い温度で流動して接着性を発現する層にできる。従って、ガスバリアフィルム10に高い耐熱性を要求されない場合には、アクリルホモポリマーからなる接着層18は、好適に利用される。
接着層18は、非晶性樹脂を主成分とするのが好ましく、アクリル樹脂を主成分とするのがより好ましく、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂(アクリルホモポリマー(ホモアクリルポリマー))を主成分とするのがさらに好ましい。
接着層18の主成分を非晶性樹脂、特にアクリル樹脂とすることにより、透明性が高いガスバリアフィルム10が得られる等の点で好ましい。
さらに、接着層18の主成分をアクリルホモポリマーとすることにより、上述した利点に加え、熱による転写性を良好にできる、箔引きを防止できる、硬化した後の巻き取り時にブロッキングしにくい等の点で好ましい。また、接着層18をアクリルホモポリマーで形成することにより、上述した利点に加え、接着層18を、比較的、低い温度で流動して接着性を発現する層にできる。従って、ガスバリアフィルム10に高い耐熱性を要求されない場合には、アクリルホモポリマーからなる接着層18は、好適に利用される。
これらの樹脂には制限はなく、常温では固体で、加熱により流動して接着性を発現する接着層18を形成できれば、公知の各種の樹脂が利用可能であり、また、市販品も利用可能である。
具体的には、大成ファインケミカル社製の0415BA(アクリルホモポリマー)および#7000シリーズ等が例示される。
具体的には、大成ファインケミカル社製の0415BA(アクリルホモポリマー)および#7000シリーズ等が例示される。
接着層18には、必要に応じて、スチレンアクリル共重合体(スチレン変性アクリル樹脂)、ウレタンアクリル共重合体(ウレタン変性アクリル樹脂)、および、ガラス転移点調節用のアクリル樹脂からなる群より選択される1以上を含んでもよい。
接着層18に、これらの成分を添加することで、接着層18のTgを向上できる。従って、用途等に応じて、ガスバリアフィルム10に耐熱性が要求される場合には、これらの成分を添加した接着層18は、好適に例示される。
また、接着層18にスチレンアクリル共重合体を添加することで、接着層18の硬さを調節できるので、貼着対象との硬さのバランスを調節できる。接着層18にウレタンアクリル共重合体を添加することにより、無機層16との密着性を向上できる。
接着層18に、これらの成分を添加することで、接着層18のTgを向上できる。従って、用途等に応じて、ガスバリアフィルム10に耐熱性が要求される場合には、これらの成分を添加した接着層18は、好適に例示される。
また、接着層18にスチレンアクリル共重合体を添加することで、接着層18の硬さを調節できるので、貼着対象との硬さのバランスを調節できる。接着層18にウレタンアクリル共重合体を添加することにより、無機層16との密着性を向上できる。
なお、これらの成分の添加量には、制限はなく、添加する成分および目的とするTgに応じて、適宜、調整すればよい。しかしながら、これらの成分の添加量は、接着層18の主成分が、上述した非晶性樹脂およびアクリル樹脂等となる量とするのが好ましい。
スチレンアクリル共重合体、ウレタンアクリル共重合体、および、ガラス転移点調節用のアクリル樹脂には、制限はなく、樹脂等のTg調節に使用される、各種の樹脂が利用可能である。また、これらの成分は、市販品も利用可能である。
一例として、スチレンアクリル共重合体としては、大成ファインケミカル社製の#7000シリーズ等が例示される。
ウレタンアクリル共重合体としては、アクリット8UA347Hなどの大成ファインケミカル社製のアクリット8UAシリーズ等が例示される。
ガラス転移点調節用のアクリル樹脂としては、PMMA(例えば、三菱化学社製のダイヤナールなど)等が例示される。
一例として、スチレンアクリル共重合体としては、大成ファインケミカル社製の#7000シリーズ等が例示される。
ウレタンアクリル共重合体としては、アクリット8UA347Hなどの大成ファインケミカル社製のアクリット8UAシリーズ等が例示される。
ガラス転移点調節用のアクリル樹脂としては、PMMA(例えば、三菱化学社製のダイヤナールなど)等が例示される。
接着層18の厚さには、制限はなく、接着層18の材料等に応じて、十分な接着性および無機層16の保護性能が得られる厚さを、適宜、設定すればよい。接着層18の厚さは、1~30μmが好ましく、2~20μmがより好ましく、3~10μmがさらに好ましい。
接着層18の厚さを1μm以上とすることにより、転写時に十分な密着力が得られる、基板12を剥離する際(転写後)のガスバリア性能の低下を防止できる等の点で好ましい。接着層18の厚さを30μm以下とすることにより、箔引きを防止できる、透明性の高いガスバリアフィルム10が得られる、ガスバリアフィルム10を薄く、かつ、軽くできる、端部からのダレ(溢れ)および水分進入を防止できる等の点で好ましい。
接着層18の厚さを1μm以上とすることにより、転写時に十分な密着力が得られる、基板12を剥離する際(転写後)のガスバリア性能の低下を防止できる等の点で好ましい。接着層18の厚さを30μm以下とすることにより、箔引きを防止できる、透明性の高いガスバリアフィルム10が得られる、ガスバリアフィルム10を薄く、かつ、軽くできる、端部からのダレ(溢れ)および水分進入を防止できる等の点で好ましい。
(ガスバリアフィルムの別の形態)
図1に示すガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16の上に、接着層18を有する。
本発明のガスバリアフィルムは、これに制限はされず、図2に概念的に示すガスバリアフィルム20のように、無機層16と、無機層16の下地となる(下地)有機層24との組み合わせを、1組以上有する、上述の有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムであってもよい。
図1に示すガスバリアフィルム10は、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16の上に、接着層18を有する。
本発明のガスバリアフィルムは、これに制限はされず、図2に概念的に示すガスバリアフィルム20のように、無機層16と、無機層16の下地となる(下地)有機層24との組み合わせを、1組以上有する、上述の有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムであってもよい。
上述したように、本発明のガスバリアフィルムにおいて、主にガスバリア性能を発現するのは、無機層16である。
下地となる有機層24の上に無機層16を形成することで、薄く、適正な無機層を形成することができるため、有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムは、非常に優れたガスバリア性能を得ることができる。
下地となる有機層24の上に無機層16を形成することで、薄く、適正な無機層を形成することができるため、有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムは、非常に優れたガスバリア性能を得ることができる。
なお、図2に示すガスバリアフィルム20は、有機層24と無機層16との組み合わせを、1組、有するものであるが、本発明は、これに限定はされない。すなわち、本発明のガスバリアフィルムが有機無機積層構造を有する場合には、有機層24と無機層16との組み合わせを、2組、有するものであってもよく、あるいは、有機層24と無機層16との組み合わせを、3組以上、有するものであってもよい。
本発明のガスバリアフィルムは、基本的に、有機層24と無機層16との組み合わせの数が多いほど、ガスバリア性能の点では有利であるが、その反面、ガスバリアフィルムの厚さ、重さ、および、透明性等の点では不利になる。
従って、本発明のガスバリアフィルムにおいて、有機無機積層構造を利用する否か、また、有機無機積層構造を利用する場合における、有機層24と無機層16との組み合わせの数は、ガスバリアフィルムの用途、ならびに、ガスバリアフィルムに要求されるガスバリア性能および光学特性等に応じて、適宜、決定すればよい。
本発明のガスバリアフィルムは、基本的に、有機層24と無機層16との組み合わせの数が多いほど、ガスバリア性能の点では有利であるが、その反面、ガスバリアフィルムの厚さ、重さ、および、透明性等の点では不利になる。
従って、本発明のガスバリアフィルムにおいて、有機無機積層構造を利用する否か、また、有機無機積層構造を利用する場合における、有機層24と無機層16との組み合わせの数は、ガスバリアフィルムの用途、ならびに、ガスバリアフィルムに要求されるガスバリア性能および光学特性等に応じて、適宜、決定すればよい。
<有機層>
上述のように、有機層24は、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16に加えて、さらに、2層目以降の無機層16を形成する場合に、無機層16の形成面を適正にして、無機層16を適正に形成することを可能にする、無機層16の下地となる層である。
有機層24は、例えば、モノマー、ダイマーおよびオリゴマー等を重合(架橋、硬化)した有機化合物からなる層である。
上述のように、有機層24は、剥離樹脂層14の表面に形成される無機層16に加えて、さらに、2層目以降の無機層16を形成する場合に、無機層16の形成面を適正にして、無機層16を適正に形成することを可能にする、無機層16の下地となる層である。
有機層24は、例えば、モノマー、ダイマーおよびオリゴマー等を重合(架橋、硬化)した有機化合物からなる層である。
有機層24は、例えば、有機化合物(モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、および、ポリマー等)を含有する、有機層を形成するための組成物を硬化して形成される。有機層を形成するための組成物は、有機化合物を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでもよい。
有機層24は、例えば、熱可塑性樹脂および有機ケイ素化合物等を含有する。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、メタクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステル、および、アクリル化合物等が挙げられる。有機ケイ素化合物は、例えば、ポリシロキサンが挙げられる。
有機層24は、例えば、熱可塑性樹脂および有機ケイ素化合物等を含有する。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル、(メタ)アクリル樹脂、メタクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステル、および、アクリル化合物等が挙げられる。有機ケイ素化合物は、例えば、ポリシロキサンが挙げられる。
有機層24は、強度が優れる観点と、ガラス転移点の観点とから、好ましくは、ラジカル硬化性化合物および/またはエーテル基を有するカチオン硬化性化合物の重合物を含む。
有機層24は、有機層24の屈折率を低くする観点から、好ましくは、(メタ)アクリレートのモノマー、オリゴマー等の重合体を主成分とする(メタ)アクリル樹脂を含む。有機層24は、屈折率を低くすることにより、透明性が高くなり、光透過性が向上する。
有機層24は、有機層24の屈折率を低くする観点から、好ましくは、(メタ)アクリレートのモノマー、オリゴマー等の重合体を主成分とする(メタ)アクリル樹脂を含む。有機層24は、屈折率を低くすることにより、透明性が高くなり、光透過性が向上する。
有機層24は、より好ましくは、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート(DPGDA)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(TMPTA)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)などの、2官能以上の(メタ)アクリレートのモノマー、ダイマーおよびオリゴマー等の重合体を主成分とする(メタ)アクリル樹脂を含み、さらに好ましくは、3官能以上の(メタ)アクリレートのモノマー、ダイマーおよびオリゴマー等の重合体を主成分とする(メタ)アクリル樹脂を含む。また、これらの(メタ)アクリル樹脂を、複数用いてもよい。主成分とは、含有する成分のうち、最も含有質量比が大きい成分をいう。
有機層を形成するための組成物は、有機化合物に加え、好ましくは、有機溶剤、界面活性剤、および、シランカップリング剤などを含む。
有機層24が複数設けられる場合、すなわち、有機層24と無機層16との組み合わせを複数組有する場合には、それぞれの有機層24の材料は、同じでも異なってもよい。この点に関しては、無機層16も同様である。
有機層24の厚さには、制限はなく、有機層を形成するための組成物に含まれる成分および用いられる基板12等に応じて、適宜、設定できる。
有機層24の厚さは、0.1~5μmが好ましく、0.2~3μmがより好ましい。有機層24の厚さを0.1μm以上とすることにより、基板12の表面の凹凸および表面に付着した異物等を包埋して、有機層24の表面を平坦化できる等の点で好ましい。有機層24の厚さを5μm以下とすることにより、有機層24のクラックを防止できる、ガスバリアフィルム20の可撓性を高くできる、ガスバリアフィルム20の薄手化および軽量化を図れる等の点で好ましい。
有機層24の厚さは、0.1~5μmが好ましく、0.2~3μmがより好ましい。有機層24の厚さを0.1μm以上とすることにより、基板12の表面の凹凸および表面に付着した異物等を包埋して、有機層24の表面を平坦化できる等の点で好ましい。有機層24の厚さを5μm以下とすることにより、有機層24のクラックを防止できる、ガスバリアフィルム20の可撓性を高くできる、ガスバリアフィルム20の薄手化および軽量化を図れる等の点で好ましい。
有機層24が複数設けられる場合、すなわち、無機層16と有機層24との組み合わせを複数組有する場合には、各有機層24の厚さは同じでも異なってもよい。この点に関しては、無機層16も同様である。
有機層24は、材料に応じた公知の方法で形成できる。
例えば、有機層24は、上述した有機層を形成するための組成物を塗布して、組成物を乾燥させる、塗布法で形成できる。塗布法による有機層24の形成では、必要に応じて、さらに、乾燥した有機層を形成するための組成物に、紫外線を照射することにより、組成物中の有機化合物を重合(架橋)させる。
また、有機層24もRtoRによって形成するのが好ましい。
例えば、有機層24は、上述した有機層を形成するための組成物を塗布して、組成物を乾燥させる、塗布法で形成できる。塗布法による有機層24の形成では、必要に応じて、さらに、乾燥した有機層を形成するための組成物に、紫外線を照射することにより、組成物中の有機化合物を重合(架橋)させる。
また、有機層24もRtoRによって形成するのが好ましい。
(ガスバリアフィルムの使用方法)
ガスバリアフィルム10(20)は、必要に応じて所定のサイズおよび形状に切断した後、接着層18を有機EL素子等の貼着対象に向けて、当接し、基板12側からガスバリアフィルム10を加熱することで、接着層18を50℃に加熱する。
この加熱により、接着層18が流動して接着性を発現し、ガスバリアフィルム10が貼着対象に貼着される。
次いで、接着層18が冷却した後、必要に応じて、基板12を剥離樹脂層14から剥離して、ガスバリアフィルムを転写(剥離転写)する。すなわち、本発明のガスバリアフィルムは、基板12を剥離樹脂層14から剥離した構成も、1つの形態として含む。
ガスバリアフィルム10(20)は、必要に応じて所定のサイズおよび形状に切断した後、接着層18を有機EL素子等の貼着対象に向けて、当接し、基板12側からガスバリアフィルム10を加熱することで、接着層18を50℃に加熱する。
この加熱により、接着層18が流動して接着性を発現し、ガスバリアフィルム10が貼着対象に貼着される。
次いで、接着層18が冷却した後、必要に応じて、基板12を剥離樹脂層14から剥離して、ガスバリアフィルムを転写(剥離転写)する。すなわち、本発明のガスバリアフィルムは、基板12を剥離樹脂層14から剥離した構成も、1つの形態として含む。
(ガスバリアフィルムの製造方法)
以下、図3および図4の概念図を参照して、ガスバリアフィルム10の製造方法の一例を説明する。
以下、図3および図4の概念図を参照して、ガスバリアフィルム10の製造方法の一例を説明する。
図3に示す装置は、剥離樹脂層14および接着層18、さらに、必要に応じて有機層24を形成する有機成膜装置40である。有機成膜装置40は、RtoRによって剥離樹脂層14等を形成するものであり、長尺な基板12を長手方向に搬送しつつ、剥離樹脂層14を形成する組成物等を塗布、乾燥して剥離樹脂層14および接着層18を形成する。また、有機層24を形成する場合には、さらに、光照射によって組成物に含まれる有機化合物を重合(硬化)して、有機層24を形成する。
図示例の有機成膜装置40は、一例として、塗布部42と、乾燥部46と、光照射部48と、回転軸50と、巻取り軸52と、搬送ローラ対54および56とを有する。
光照射部48は、通常、有機層24を形成する場合に利用される。ただし、本発明は、これに制限はされず、剥離樹脂層14および/または接着層18の形成でも、光照射による有機化合物の重合を行ってもよい。
図示例の有機成膜装置40は、一例として、塗布部42と、乾燥部46と、光照射部48と、回転軸50と、巻取り軸52と、搬送ローラ対54および56とを有する。
光照射部48は、通常、有機層24を形成する場合に利用される。ただし、本発明は、これに制限はされず、剥離樹脂層14および/または接着層18の形成でも、光照射による有機化合物の重合を行ってもよい。
他方、図4に示す装置は、無機層16を形成する無機成膜装置60である。無機成膜装置60も、RtoRによって無機層16を形成するものであり、有機層24を形成された長尺な基板12を長手方向に搬送しつつ、基板12の有機層24の上に、無機層16を形成する。
図示例の無機成膜装置60は、供給室62、成膜室64および巻取り室68を有する。供給室62と成膜室64とは開口70aを有する隔壁70によって、成膜室64と巻取り室68とは開口72aを有する隔壁72によって、それぞれ、分離されている。
図示例の無機成膜装置60は、供給室62、成膜室64および巻取り室68を有する。供給室62と成膜室64とは開口70aを有する隔壁70によって、成膜室64と巻取り室68とは開口72aを有する隔壁72によって、それぞれ、分離されている。
<剥離樹脂層の形成>
ガスバリアフィルム10を作製する際には、まず、長尺な基板12を巻回してなる基板ロール12Rが回転軸50に装填され、基板12の表面への剥離樹脂層14の形成が行われる。
回転軸50に基板ロール12Rが装填されると、基板12は、基板ロール12Rから引き出され、搬送ローラ対54を経て、塗布部42、乾燥部46および光照射部48を通過して、搬送ローラ対56を経て、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
ガスバリアフィルム10を作製する際には、まず、長尺な基板12を巻回してなる基板ロール12Rが回転軸50に装填され、基板12の表面への剥離樹脂層14の形成が行われる。
回転軸50に基板ロール12Rが装填されると、基板12は、基板ロール12Rから引き出され、搬送ローラ対54を経て、塗布部42、乾燥部46および光照射部48を通過して、搬送ローラ対56を経て、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
基板ロール12Rから引き出された基板12は、搬送ローラ対54によって塗布部42に搬送され、表面に、剥離樹脂層14を形成するための組成物を塗布される。
剥離樹脂層14を形成するための組成物は、上述のように剥離樹脂層14となる樹脂等を溶剤(有機溶剤)に溶解してなるものである。例えば、剥離樹脂層14をポリアリレートで形成する場合には、剥離樹脂層14を形成するための組成物は、ポリアリレートをシクロヘキサノン等の汎用のケトンに溶解してなる組成物が例示される。
また、塗布部42における組成物の塗布は、ダイコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
剥離樹脂層14を形成するための組成物は、上述のように剥離樹脂層14となる樹脂等を溶剤(有機溶剤)に溶解してなるものである。例えば、剥離樹脂層14をポリアリレートで形成する場合には、剥離樹脂層14を形成するための組成物は、ポリアリレートをシクロヘキサノン等の汎用のケトンに溶解してなる組成物が例示される。
また、塗布部42における組成物の塗布は、ダイコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
剥離樹脂層14を形成するための組成物が塗布された基板12は、次いで、乾燥部46によって加熱されて、溶剤を除去され組成物が乾燥され、剥離樹脂層14が形成される。
乾燥部46は、表面側(組成物(剥離樹脂層14等の形成面側))から加熱して乾燥を行う乾燥部46aと、基板12の裏面側から加熱して乾燥を行う乾燥部46bを有し、表面側と裏面側の両方から、組成物の乾燥を行う。
乾燥部46における加熱は、シート状物を加熱する公知の方法で行えばよい。例えば、表面側の乾燥部46aは、温風乾燥部であり、裏面側の乾燥部46bはヒートローラ(加熱機構を有するガイドローラ)である。
乾燥部46は、表面側(組成物(剥離樹脂層14等の形成面側))から加熱して乾燥を行う乾燥部46aと、基板12の裏面側から加熱して乾燥を行う乾燥部46bを有し、表面側と裏面側の両方から、組成物の乾燥を行う。
乾燥部46における加熱は、シート状物を加熱する公知の方法で行えばよい。例えば、表面側の乾燥部46aは、温風乾燥部であり、裏面側の乾燥部46bはヒートローラ(加熱機構を有するガイドローラ)である。
組成物の乾燥によって剥離樹脂層14が形成された基板12aは、光照射部48では、何の処理もされずに通過して、搬送ローラ対56によって搬送されて、巻取り軸52によってロール状に巻回される。ここで、有機成膜装置40においては、搬送ローラ対56において、供給ロール49から送り出した保護フィルムGaを剥離樹脂層14の上に積層し、剥離樹脂層14を保護する。
所定長の剥離樹脂層14の形成が終了すると、必要に応じて切断した後、剥離樹脂層14を形成された基板12aを巻回してなるロール12aRとして、図4に示す無機成膜装置60に供給され、無機層16の形成に供される。
所定長の剥離樹脂層14の形成が終了すると、必要に応じて切断した後、剥離樹脂層14を形成された基板12aを巻回してなるロール12aRとして、図4に示す無機成膜装置60に供給され、無機層16の形成に供される。
<無機層の形成>
無機成膜装置60において、ロール12aRは供給室62の回転軸76に装填される。
ロール12aRが回転軸76に装填されると、剥離樹脂層14を形成された基板12が引き出され、供給室62から、成膜室64を経て巻取り室68の巻取り軸58に至る所定の経路を通される。
基板12を所定の経路に通したら、供給室62の真空排気手段62v、成膜室64の真空排気手段64v、および、巻取り室68の真空排気手段68vを駆動して、無機成膜装置60の内部を所定の圧力にする。
無機成膜装置60において、ロール12aRは供給室62の回転軸76に装填される。
ロール12aRが回転軸76に装填されると、剥離樹脂層14を形成された基板12が引き出され、供給室62から、成膜室64を経て巻取り室68の巻取り軸58に至る所定の経路を通される。
基板12を所定の経路に通したら、供給室62の真空排気手段62v、成膜室64の真空排気手段64v、および、巻取り室68の真空排気手段68vを駆動して、無機成膜装置60の内部を所定の圧力にする。
ロール12aRから送り出された剥離樹脂層14を形成された基板12aは、ガイドローラ78によって案内されて成膜室64に搬送される。
成膜室64に搬送された、基板12aは、ガイドローラ82に案内されてドラム84に巻き掛けられ、ドラム84に支持されて所定の経路を搬送されつつ、成膜手段86によって、例えばCCP-CVDによって無機層16を形成される。なお、無機層16を形成する際には、無機層16の形成に先立ち、ガイドローラ82において、剥離樹脂層14の上に積層された保護フィルムGaを剥離して、回収ロール90で回収する。
無機層16は、CCP-CVDやICP-CVD等のプラズマCVD、マグネトロンスパッタリングや反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着など、形成する無機層16に応じて、公知の気相堆積法による成膜方法で行えばよいのは、上述のとおりである。中でも、無機層16の形成には、CCP-CVD等のプラズマCVDが好適に利用されるのも、上述のとおりである。従って、使用するプロセスガスや成膜条件等は、形成する無機層16や膜厚等に応じて、適宜、設定および選択すればよい。
成膜室64に搬送された、基板12aは、ガイドローラ82に案内されてドラム84に巻き掛けられ、ドラム84に支持されて所定の経路を搬送されつつ、成膜手段86によって、例えばCCP-CVDによって無機層16を形成される。なお、無機層16を形成する際には、無機層16の形成に先立ち、ガイドローラ82において、剥離樹脂層14の上に積層された保護フィルムGaを剥離して、回収ロール90で回収する。
無機層16は、CCP-CVDやICP-CVD等のプラズマCVD、マグネトロンスパッタリングや反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着など、形成する無機層16に応じて、公知の気相堆積法による成膜方法で行えばよいのは、上述のとおりである。中でも、無機層16の形成には、CCP-CVD等のプラズマCVDが好適に利用されるのも、上述のとおりである。従って、使用するプロセスガスや成膜条件等は、形成する無機層16や膜厚等に応じて、適宜、設定および選択すればよい。
成膜室64には、長尺な保護フィルムGbを巻回した保護フィルムロール91Rが装填されている。
無機層16(および剥離樹脂層14)が形成された基板12bには、ガイドローラ92において、無機層16に、フィルムロール18Rから引き出された保護フィルムGbが積層され、無機層16が保護される。
無機層16(および剥離樹脂層14)が形成された基板12bには、ガイドローラ92において、無機層16に、フィルムロール18Rから引き出された保護フィルムGbが積層され、無機層16が保護される。
無機層16を形成された基板12bは、開口72aから巻取り室68に搬送され、ガイドローラ96によって案内されて、巻取り軸98によってロール状に巻回され、ロール12bRとされる。
所定長の無機層16の形成が終了すると、無機成膜装置60の全室に清浄化した乾燥空気が導入されて、大気開放される。その後、必要に応じて切断されて、ロール12bRが、無機成膜装置60の巻取り室68から取り出される。
ガスバリアフィルムの製造方法は、気相堆積法によって前記剥離樹脂層の表面に無機層を形成する工程、又は、気相堆積法によって前記剥離樹脂層の表面及び前記剥離樹脂層の表面の上方に無機層を少なくとも2層形成する工程、を含むことが好ましい。
ガスバリアフィルムの製造方法は、気相堆積法によって前記剥離樹脂層の表面に無機層を形成する工程、又は、気相堆積法によって前記剥離樹脂層の表面及び前記剥離樹脂層の表面の上方に無機層を少なくとも2層形成する工程、を含むことが好ましい。
<接着層の形成>
無機層16を形成した基板12bを巻回してなるロール12bRは、再度、有機成膜装置40の回転軸50に装填され、次いで、無機層16の表面への接着層18の形成が行われる。
回転軸50にロール12bRが装填されると、同様に、基板12bは、ロール12bRから引き出され、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
無機層16を形成した基板12bを巻回してなるロール12bRは、再度、有機成膜装置40の回転軸50に装填され、次いで、無機層16の表面への接着層18の形成が行われる。
回転軸50にロール12bRが装填されると、同様に、基板12bは、ロール12bRから引き出され、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
ロール12bRから引き出された基板12bは、搬送ローラ対54によって塗布部42に搬送され、表面に、接着層18を形成するための組成物を塗布される。
接着層18を形成するための組成物は、上述のように、接着層18となる樹脂等を溶剤(有機溶剤)に溶解してなるものである。
接着層18を形成するための組成物は、上述のように、接着層18となる樹脂等を溶剤(有機溶剤)に溶解してなるものである。
接着層18を形成するための組成物が塗布された基板12は、次いで、乾燥部46によって加熱されて、溶剤を除去され組成物が乾燥されて、接着層18が形成され、ガスバリアフィルム10が作製される。
ガスバリアフィルム10は、先と同様に、搬送ローラ対56によって搬送されて、巻取り軸52によってロール状に巻回され、ガスバリアフィルム10を巻回してなるガスバリアフィルムロール10Rとされ、有機成膜装置40から取り外される。
なお、本発明のガスバリアフィルム10において、接着層18は50℃以下では固体であるので、基本的には不要であるが、必要に応じて、接着層18を保護するために、搬送ローラ対56において、供給ロール49から送り出した保護フィルムGaを接着層18をに積層してもよい。
ガスバリアフィルム10は、先と同様に、搬送ローラ対56によって搬送されて、巻取り軸52によってロール状に巻回され、ガスバリアフィルム10を巻回してなるガスバリアフィルムロール10Rとされ、有機成膜装置40から取り外される。
なお、本発明のガスバリアフィルム10において、接着層18は50℃以下では固体であるので、基本的には不要であるが、必要に応じて、接着層18を保護するために、搬送ローラ対56において、供給ロール49から送り出した保護フィルムGaを接着層18をに積層してもよい。
<有機無機積層型のガスバリアフィルムの製造>
図2に示すような有機無機積層型のガスバリアフィルム20を作製する際には、接着層18の積層に先立ち、有機成膜装置40によって、無機層16の表面に有機層24を形成し、さらに、有機層24の表面に無機層16を形成する。
回転軸50に無機層16を形成した基板12bRを巻回したロール12bRが装填されると、同様に、基板12bは、基板ロール12Rから引き出され、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
図2に示すような有機無機積層型のガスバリアフィルム20を作製する際には、接着層18の積層に先立ち、有機成膜装置40によって、無機層16の表面に有機層24を形成し、さらに、有機層24の表面に無機層16を形成する。
回転軸50に無機層16を形成した基板12bRを巻回したロール12bRが装填されると、同様に、基板12bは、基板ロール12Rから引き出され、巻取り軸52に至る、所定の搬送経路を通される。
ロール12bRから引き出された基板12bは、搬送ローラ対54によって塗布部42に搬送され、表面に、有機層24を形成するための組成物を塗布される。
有機層24を形成するための組成物は、上述のように、溶剤、有機層24となる有機化合物(モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、ポリマー等)、界面活性剤、シランカップリング剤などを含むものである。
有機層24を形成するための組成物は、上述のように、溶剤、有機層24となる有機化合物(モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、ポリマー等)、界面活性剤、シランカップリング剤などを含むものである。
有機層24を形成するための組成物が塗布された基板12は、次いで、乾燥部46によって加熱されて、溶剤を除去され、組成物が乾燥される。
有機層24を形成するための組成物が乾燥された基板12bは、次いで、光照射部48によって紫外線等を照射され、有機化合物が重合(架橋)されて硬化され、有機層24が形成される。なお、必要に応じて、有機層24を形成するための有機化合物の硬化は、窒素雰囲気等の不活性雰囲気で行うようにしてもよい。
有機層24が形成された基板は、搬送ローラ対56によって搬送されて、巻取り軸52によってロール状に巻回される。ここで、有機成膜装置40においては、搬送ローラ対56において、供給ロール49から送り出した保護フィルムGaを有機層24の上に積層し、有機層24を保護する。
所定長の有機層24の形成が終了すると、必要に応じて切断した後、有機層24を形成された基板を巻回してなるロールとして、図4に示す無機成膜装置60に供給され、先lと同様にして、2層目の無機層16が形成される。
所定長の有機層24の形成が終了すると、必要に応じて切断した後、有機層24を形成された基板を巻回してなるロールとして、図4に示す無機成膜装置60に供給され、先lと同様にして、2層目の無機層16が形成される。
有機無機積層型のガスバリアフィルムを製造する際には、このような有機層24と、無機層16との形成を、目的とする有機層24と無機層16との組み合わせの数に応じて繰り返し行い、所定数の有機層24と無機層16との組み合わせを形成した後、最も上の無機層16すなわち基板12と最も離間する無機層16の表面に、上述のようにして、接着層18を形成して、有機無機積層型のガスバリアフィルムを製造する。
(光学素子)
本発明の光学素子は、光学素子本体に、本発明のガスバリアフィルムを接着層18によって接着し、さらに、必要に応じて基板12を剥離したものである。
図5に、本発明の光学素子を有機EL素子(有機ELデバイス)に利用した一例を概念的に示す。
本発明の光学素子は、光学素子本体に、本発明のガスバリアフィルムを接着層18によって接着し、さらに、必要に応じて基板12を剥離したものである。
図5に、本発明の光学素子を有機EL素子(有機ELデバイス)に利用した一例を概念的に示す。
図5に示す光学素子30において、有機EL素子本体32は、透明電極層(TFT(Thin Film Transistor)、薄膜トランジスタ)、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、および、陰極等を有する、有機ELディスプレイおよび有機EL照明装置等の公知の有機EL素子(OLED(Organic Light Emitting Diode))である。
光学素子30は、このような有機EL素子本体32に、上述のように接着層18を向けてガスバリアフィルム10を当接し、基板12側から加熱することで、接着層18を流動させて接着性を発現させ、有機EL素子本体32にガスバリアフィルム10を貼着した構成を有する。
あるいは、接着層18が冷却した後、必要に応じて、基板12を剥離樹脂層14から剥離して、ガスバリアフィルムを有機EL素子本体32に転写した構成を有する。
光学素子30は、このような有機EL素子本体32に、上述のように接着層18を向けてガスバリアフィルム10を当接し、基板12側から加熱することで、接着層18を流動させて接着性を発現させ、有機EL素子本体32にガスバリアフィルム10を貼着した構成を有する。
あるいは、接着層18が冷却した後、必要に応じて、基板12を剥離樹脂層14から剥離して、ガスバリアフィルムを有機EL素子本体32に転写した構成を有する。
本発明の光学素子において、光学素子本体は、有機EL素子以外にも、各種の光学素子(光学デバイス)が利用可能である。
一例として、太陽電池、量子ドットフィルム、および、液晶ディスプレイなどの各種のディスプレイ等が例示される。
中でも、本発明おガスバリアフィルムは、無機層16の損傷が少なく、長期に渡って高い耐久性で優れたガスバリア性能を発現するので、水分に弱い有機EL素子には、好適に利用される。
一例として、太陽電池、量子ドットフィルム、および、液晶ディスプレイなどの各種のディスプレイ等が例示される。
中でも、本発明おガスバリアフィルムは、無機層16の損傷が少なく、長期に渡って高い耐久性で優れたガスバリア性能を発現するので、水分に弱い有機EL素子には、好適に利用される。
以上、本発明のガスバリアフィルム、光学素子およびガスバリアフィルムの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記の態様に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々、改良や変更を行ってもよい。
例えば、上述したガスバリアフィルムの製造方法は、好ましい態様として、全ての層の形成をRtoRによって行っているが、少なくとも1つの工程を、フィルムを切断した後にバッチ式で行ってもよく、あるいは、カットシートを対象として、全ての工程をバッチ式で行ってもよい。
例えば、上述したガスバリアフィルムの製造方法は、好ましい態様として、全ての層の形成をRtoRによって行っているが、少なくとも1つの工程を、フィルムを切断した後にバッチ式で行ってもよく、あるいは、カットシートを対象として、全ての工程をバッチ式で行ってもよい。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。本発明は、以下に示す具体例に限定されない。
[実施例1]
基板として、厚さ100μm、幅1000mmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャインA4100、屈折率1.54)を用意した。
基板として、厚さ100μm、幅1000mmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャインA4100、屈折率1.54)を用意した。
この基板(PETフィルム)に、図3に示す、RtoRによって塗布法で成膜を行う一般的な有機成膜装置を用いて、剥離樹脂層(剥離層)を形成した。
まず、ポリアリレート(ユニチカ社製、ユニファイナーM-2000H)とシクロヘキサノンを用意し、質量比率で5:95となるように秤量し、常温で溶解させ、固形分濃度5%の組成物(樹脂組成物)とした。使用したポリアリレートのTgは275℃(カタログ値)である。
この組成物を、ダイコーターを用いて基板(PETフィルムの未下塗り面)に塗布し、次いで、130℃の乾燥ゾーン(乾燥部)を通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。これにより、組成物を乾燥、硬化して、基板の表面に剥離樹脂層(剥離層)を形成した。
なお、剥離樹脂層を形成した後、最初の搬送ローラ対に接触する前に、ポリエチレン製の保護フィルムを剥離樹脂層に積層して、ロール状に巻き取った。基板の表面に形成した剥離樹脂層の厚さは、2μmであった。
まず、ポリアリレート(ユニチカ社製、ユニファイナーM-2000H)とシクロヘキサノンを用意し、質量比率で5:95となるように秤量し、常温で溶解させ、固形分濃度5%の組成物(樹脂組成物)とした。使用したポリアリレートのTgは275℃(カタログ値)である。
この組成物を、ダイコーターを用いて基板(PETフィルムの未下塗り面)に塗布し、次いで、130℃の乾燥ゾーン(乾燥部)を通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。これにより、組成物を乾燥、硬化して、基板の表面に剥離樹脂層(剥離層)を形成した。
なお、剥離樹脂層を形成した後、最初の搬送ローラ対に接触する前に、ポリエチレン製の保護フィルムを剥離樹脂層に積層して、ロール状に巻き取った。基板の表面に形成した剥離樹脂層の厚さは、2μmであった。
次いで、図4に示すような、RtoRによってCCP-CVDで成膜を行う一般的な無機成膜装置を用いて、剥離樹脂層の表面に無機層として窒化ケイ素層(SiN)を形成した。
無機成膜装置の成膜室は、CCP-CVDによる成膜装置、基板を巻き掛けて搬送する対向電極となるドラム、剥離樹脂層に積層された保護フィルムを剥離するガイドローラ、剥離した保護フィルムを巻き取る回収ロール、長尺な保護フィルムを巻回したロールの装填部、および、成膜済の無機層の表面に保護フィルムを積層するガイドローラを有する。
無機成膜装置の成膜室は、CCP-CVDによる成膜装置、基板を巻き掛けて搬送する対向電極となるドラム、剥離樹脂層に積層された保護フィルムを剥離するガイドローラ、剥離した保護フィルムを巻き取る回収ロール、長尺な保護フィルムを巻回したロールの装填部、および、成膜済の無機層の表面に保護フィルムを積層するガイドローラを有する。
無機層を形成する原料ガスは、シランガス(流量160sccm)、アンモニアガス(流量370sccm)、水素ガス(流量590sccm)および窒素ガス(流量240sccm)を用いた。高周波電源は、周波数13.56MHzの高周波電源を用い、プラズマ励起電力は2kWとした。成膜圧力は40Paとした。ドラムには、0.4MHzの高周波電源を用いて、0.2kWのバイアス電力を供給した。
無機層の形成に先立ち、剥離樹脂層に積層された保護フィルムを剥離した。無機層を形成した後、最初に無機層に接触するガイドローラによって、無機層にポリエチレン製の保護フィルムを積層して、ロール状に巻き取った。
形成した無機層の厚さは20nmであった。
無機層の形成に先立ち、剥離樹脂層に積層された保護フィルムを剥離した。無機層を形成した後、最初に無機層に接触するガイドローラによって、無機層にポリエチレン製の保護フィルムを積層して、ロール状に巻き取った。
形成した無機層の厚さは20nmであった。
次いで、図3に示す、RtoRによって塗布法で成膜を行う一般的な有機成膜装置を用いて、無機層の表面に接着層を形成した。
まず、アクリルホモポリマー(大成ファインケミカル社製、0415BA)を用意し、酢酸エチルで希釈し、固形分濃度が20質量%の組成物とした。このアクリルホモポリマーは、非晶質であり、Tgは20℃で、100℃で流動して、接着性を発現する。
この組成物を、ダイコーターを用いて無機層の表面に塗布し、次いで、80℃の乾燥ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。これにより、組成物を乾燥、硬化して、無機層の表面に接着層を形成して、ガスバリアフィルムを作製した。
なお、組成物の塗布に先立ち、無機層の表面に積層した保護フィルムを剥離した。無機層の表面に形成した接着層の厚さは、5μmであった。
まず、アクリルホモポリマー(大成ファインケミカル社製、0415BA)を用意し、酢酸エチルで希釈し、固形分濃度が20質量%の組成物とした。このアクリルホモポリマーは、非晶質であり、Tgは20℃で、100℃で流動して、接着性を発現する。
この組成物を、ダイコーターを用いて無機層の表面に塗布し、次いで、80℃の乾燥ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。これにより、組成物を乾燥、硬化して、無機層の表面に接着層を形成して、ガスバリアフィルムを作製した。
なお、組成物の塗布に先立ち、無機層の表面に積層した保護フィルムを剥離した。無機層の表面に形成した接着層の厚さは、5μmであった。
[実施例2]
剥離樹脂層の厚さを4μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例3]
剥離樹脂層の厚さを1μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例4]
剥離樹脂層の厚さを0.2μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
剥離樹脂層の厚さを4μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例3]
剥離樹脂層の厚さを1μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例4]
剥離樹脂層の厚さを0.2μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例5]
接着層の厚さを20μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例6]
接着層の厚さを10μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例7]
接着層の厚さを2μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
接着層の厚さを20μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例6]
接着層の厚さを10μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例7]
接着層の厚さを2μmにした以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例8]
芳香族ポリイミド(三菱ガス化学社製、ネオプリム-S)を用意し、トルエンで希釈して、固形分濃度が5質量%の組成物を調製した。この芳香族ポリイミドのTgは300℃である。
剥離樹脂層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
芳香族ポリイミド(三菱ガス化学社製、ネオプリム-S)を用意し、トルエンで希釈して、固形分濃度が5質量%の組成物を調製した。この芳香族ポリイミドのTgは300℃である。
剥離樹脂層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例9]
アクリルホモポリマー(大成ファインケミカル社製、0415BA)とウレタンアクリル共重合体(大成ファインケミカル社製、アクリット8UA347H)とを、質量比率で50:50になるように秤量して、メチルエチルケトンによって固形分濃度が20質量%になるように希釈して、組成物を調製した。この組成物を乾燥、硬化して得られた樹脂は、Tgは50℃で、120℃で流動して、接着性を発現する。
接着層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
アクリルホモポリマー(大成ファインケミカル社製、0415BA)とウレタンアクリル共重合体(大成ファインケミカル社製、アクリット8UA347H)とを、質量比率で50:50になるように秤量して、メチルエチルケトンによって固形分濃度が20質量%になるように希釈して、組成物を調製した。この組成物を乾燥、硬化して得られた樹脂は、Tgは50℃で、120℃で流動して、接着性を発現する。
接着層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例10]
ポリエステル樹脂(日本合成化学社製、ポリエスターSP-180)を用意し、トルエンで溶解して、固形分濃度が10質量%の組成物を調製した。
このポリエステル樹脂は、結晶性であり、Tgは10℃で、120℃で流動して、接着性を発現する。
接着層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
ポリエステル樹脂(日本合成化学社製、ポリエスターSP-180)を用意し、トルエンで溶解して、固形分濃度が10質量%の組成物を調製した。
このポリエステル樹脂は、結晶性であり、Tgは10℃で、120℃で流動して、接着性を発現する。
接着層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[実施例11]
トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、ダイセルオルネクス社製)および光重合開始剤(ランベルティ社製、ESACURE KTO46)を用意し、質量比率として95:5となるように秤量し、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、有機層を形成するための固形分濃度15の組成物を調製した。
実施例1と同様に剥離樹脂層および無機層を形成した後、図3に示すようなRtoRによる一般的な有機成膜装置を用い、調製した組成物を、ダイコーターによって無機層の表面に塗布し、50℃の乾燥ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。その後、紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)して有機層を形成するための組成物を硬化して、無機層の表面に有機層を形成した。有機層の厚さは1000nmであった。
トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、ダイセルオルネクス社製)および光重合開始剤(ランベルティ社製、ESACURE KTO46)を用意し、質量比率として95:5となるように秤量し、これらをメチルエチルケトンに溶解させ、有機層を形成するための固形分濃度15の組成物を調製した。
実施例1と同様に剥離樹脂層および無機層を形成した後、図3に示すようなRtoRによる一般的な有機成膜装置を用い、調製した組成物を、ダイコーターによって無機層の表面に塗布し、50℃の乾燥ゾーンを通過させた。乾燥ゾーンの通過時間は3分間とした。その後、紫外線を照射(積算照射量約600mJ/cm2)して有機層を形成するための組成物を硬化して、無機層の表面に有機層を形成した。有機層の厚さは1000nmであった。
この有機層を下地層として、有機層の上に、先に形成した無機層と同様に無機層を形成し、この無機層の上に、実施例1と同様に接着層を形成した。
これにより、『基板-剥離樹脂層-無機層-有機層-無機層-接着層』の層構成を有する、有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムを作製した。
これにより、『基板-剥離樹脂層-無機層-有機層-無機層-接着層』の層構成を有する、有機無機積層構造を有するガスバリアフィルムを作製した。
[比較例1]
剥離樹脂層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
剥離樹脂層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[比較例2]
剥離樹脂層の表面に、上述した実施例11と同様に厚さ1000nmの有機層を形成した。この有機層の表面に実施例1と同様に無機層を形成し、さらに、実施例1と同様に接着層を形成して、ガスバリアフィルムを作製した。
すなわち、このガスバリアフィルムは『基板-剥離樹脂層-有機層-無機層-接着層』の層構成を有する。
剥離樹脂層の表面に、上述した実施例11と同様に厚さ1000nmの有機層を形成した。この有機層の表面に実施例1と同様に無機層を形成し、さらに、実施例1と同様に接着層を形成して、ガスバリアフィルムを作製した。
すなわち、このガスバリアフィルムは『基板-剥離樹脂層-有機層-無機層-接着層』の層構成を有する。
[比較例3]
COC(Polyplastics社製、TOPAS 6017S-04)を用意し、シクロヘキサンで溶解して、固形分濃度が10質量%の組成物を調製した。このCOCのTgは178℃である。
剥離樹脂層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
COC(Polyplastics社製、TOPAS 6017S-04)を用意し、シクロヘキサンで溶解して、固形分濃度が10質量%の組成物を調製した。このCOCのTgは178℃である。
剥離樹脂層の形成に、この組成物を用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
[比較例4]
OCA(パナック社製、パナクリーンPDS1(厚さ25μm))を用意した。
接着層として、このOCAを用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
無機層へのOCAの貼着は、以下のように行った。まず、OCAの軽剥離セパレータを剥がして、OCAを無機層に積層した。次いで、OCAの重剥離セパレータを剥離してTACフィルムに転写した。その後、TACフィルムを転写したガスバリアフィルムを真空貼合装置(常陽工学社製)に入れて処理することで、無機層にOCAを貼着した。
OCA(パナック社製、パナクリーンPDS1(厚さ25μm))を用意した。
接着層として、このOCAを用いた以外は、実施例1と同様にガスバリアフィルムを作製した。
無機層へのOCAの貼着は、以下のように行った。まず、OCAの軽剥離セパレータを剥がして、OCAを無機層に積層した。次いで、OCAの重剥離セパレータを剥離してTACフィルムに転写した。その後、TACフィルムを転写したガスバリアフィルムを真空貼合装置(常陽工学社製)に入れて処理することで、無機層にOCAを貼着した。
[評価]
実施例1~11及び比較例1~4において作成した長尺なガスバリアフィルムから、シート状のサンプルを切り出した。
切り出したガスバリアフィルムについて、カルシウム腐食法(特開2005-283561号公報に記載される方法)によって、温度40℃、相対湿度90%RHの条件で、ガスバリアフィルムの水蒸気透過率(WVTR)[g/(m2・day)]を測定した(バリア性、転写前)。
次いで、真空貼合装置(常陽工学社製)を用いて、圧力0.01Pa、基板温度105℃の条件で、接着層をTACフィルムに向けて、ガスバリアフィルムとTACフィルムとを貼着した。なお、実施例9および実施例10は、基板温度を125℃とした。また、比較例4は、既にTACフィルムに貼着されているので、この処理は省略した。
貼合装置から取り出した後に、基板(PETフィルム)を剥離して、ガスバリアフィルムをTACフィルムに転写した。
実施例1~11及び比較例1~4において作成した長尺なガスバリアフィルムから、シート状のサンプルを切り出した。
切り出したガスバリアフィルムについて、カルシウム腐食法(特開2005-283561号公報に記載される方法)によって、温度40℃、相対湿度90%RHの条件で、ガスバリアフィルムの水蒸気透過率(WVTR)[g/(m2・day)]を測定した(バリア性、転写前)。
次いで、真空貼合装置(常陽工学社製)を用いて、圧力0.01Pa、基板温度105℃の条件で、接着層をTACフィルムに向けて、ガスバリアフィルムとTACフィルムとを貼着した。なお、実施例9および実施例10は、基板温度を125℃とした。また、比較例4は、既にTACフィルムに貼着されているので、この処理は省略した。
貼合装置から取り出した後に、基板(PETフィルム)を剥離して、ガスバリアフィルムをTACフィルムに転写した。
ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体について、先と同様に、水蒸気透過率を測定した(バリア性、転写後)。
また、ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体について、日本電色工業社製のSH-7000を用いて、JIS K 7361-1(1996)に準拠して全光線透過率を測定した。
また、ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体について、日本電色工業社製のSH-7000を用いて、JIS K 7361-1(1996)に準拠して全光線透過率を測定した。
ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体を、温度60℃、相対湿度90%RHの環境下に500時間、放置した後、先と同様に、水蒸気透過率を測定した(バリア性、耐久500hr)。
また、ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体を、温度60℃、相対湿度90%RHの環境下に1000時間、放置した後にも、先と同様に、水蒸気透過率を測定した(バリア性、耐久1000hr)。
結果を、下記の表に示す。
また、ガスバリアフィルムとTACフィルムとの積層体を、温度60℃、相対湿度90%RHの環境下に1000時間、放置した後にも、先と同様に、水蒸気透過率を測定した(バリア性、耐久1000hr)。
結果を、下記の表に示す。
上記の表に示されるように、実施例1~11のガスバリアフィルムは、高いガスバリア性を有する上に、剥離転写後のガスバリア性の低下が少なく、さらに、温度60℃で相対湿度が90%RHという高温多湿の環境に放置しても、ガスバリア性の低下が小さい。特に、接着層にアクリルホモポリマーとウレタンアクリル共重合体との混合物を用いた実施例9は、他の例に比して高温での加熱が必要であるものの、転写後のガスバリア性の低下が非常に少なく、かつ、より優れた高温高湿耐久性を示している。
接着層が20μmおよび10μmと他に比して厚い実施例5および6は、接着性が良好であるため、転写後のガスバリア性の低下が非常に少ない。
実施例1および実施例10の比較から分かるように、非晶性の接着を用いることにより、良好な透明性が得られる。また、実施例1および実施例8の比較から分かるように、剥離樹脂層(剥離層)にポリアリレートを用いることにより、良好なガスバリア性が得られる。
さらに、実施例11に示されるように、無機層の上に、さらに、有機層と無機層との積層構造を有することで、より高いガスバリア性が得られる。
接着層が20μmおよび10μmと他に比して厚い実施例5および6は、接着性が良好であるため、転写後のガスバリア性の低下が非常に少ない。
実施例1および実施例10の比較から分かるように、非晶性の接着を用いることにより、良好な透明性が得られる。また、実施例1および実施例8の比較から分かるように、剥離樹脂層(剥離層)にポリアリレートを用いることにより、良好なガスバリア性が得られる。
さらに、実施例11に示されるように、無機層の上に、さらに、有機層と無機層との積層構造を有することで、より高いガスバリア性が得られる。
剥離樹脂層を有さない比較例1は、適切な剥離性を確保できないため、剥離転写を行うことによってガスバアリア性が大幅に低下している。
また、剥離樹脂層と無機層との間に有機層を有する比較例2、剥離樹脂層が芳香族環を有さない比較例3は、および、接着層がOCAである比較例4は、いずれも、実施例1~11のガスバリアフィルムに比してガスバリア性が低く、さらに、転写後のガスバリア性の低下、および、高温多湿の環境に放置した後のガスバリア性の低下も大きい。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
また、剥離樹脂層と無機層との間に有機層を有する比較例2、剥離樹脂層が芳香族環を有さない比較例3は、および、接着層がOCAである比較例4は、いずれも、実施例1~11のガスバリアフィルムに比してガスバリア性が低く、さらに、転写後のガスバリア性の低下、および、高温多湿の環境に放置した後のガスバリア性の低下も大きい。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
有機EL素子および太陽電池等の封止材として、好適に利用可能である。
10,20 ガスバリアフィルム
10R ガスバリアフィルムロール
12,12a,12b 基板
12aR,12bR ロール
14 剥離樹脂層
16 無機層
18 接着層
24 有機層
32 有機EL素子本体
40 有機成膜装置
42 塗布部
46,46a,46b 乾燥部
48 光照射部
50,76 回転軸
52,98 巻取り軸
54,56 搬送ローラ対
60 無機成膜装置
62 供給室
62v,64v,68v 真空排気手段
64 成膜室
68 巻取り室
70,72 隔壁
70a,72a 開口
78,82,96 ガイドローラ
84 ドラム
86 成膜手段
90 回収ロール
92 ガイドローラ
94 加熱手段
Ga 保護フィルム
10R ガスバリアフィルムロール
12,12a,12b 基板
12aR,12bR ロール
14 剥離樹脂層
16 無機層
18 接着層
24 有機層
32 有機EL素子本体
40 有機成膜装置
42 塗布部
46,46a,46b 乾燥部
48 光照射部
50,76 回転軸
52,98 巻取り軸
54,56 搬送ローラ対
60 無機成膜装置
62 供給室
62v,64v,68v 真空排気手段
64 成膜室
68 巻取り室
70,72 隔壁
70a,72a 開口
78,82,96 ガイドローラ
84 ドラム
86 成膜手段
90 回収ロール
92 ガイドローラ
94 加熱手段
Ga 保護フィルム
Claims (19)
- 基板と、
前記基板の一方の表面に、前記基板が剥離可能な剥離樹脂層と、
少なくとも1層の無機層と、
前記少なくとも1層の無機層の中で、前記基板から最も離間した層の前記基板がある側とは反対側の表面に接着層と、
を有し、
前記剥離樹脂層の前記基板がある側とは反対側の表面に前記少なくとも1層の無機層の中で、前記基板に最も近接した層を有し、
前記剥離樹脂層は、芳香族環を有する樹脂層であり、
前記接着層は、常温では固体であり、加熱により、流動して接着性を発現することを特徴とするガスバリアフィルム。 - 前記接着層は、50~200℃で流動して接着性を発現する、請求項1に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層のガラス転移点が175℃以上である、請求項1または2に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層が、ビスフェノール構造を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層が、ポリアリレートを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層の厚さが0.2~4μmである、請求項1~5のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層のガラス転移点が130℃以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層の厚さが1~30μmである、請求項1~7のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層が、非晶性樹脂を主成分とする樹脂層である、請求項1~8のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層が、アクリル樹脂を主成分とする樹脂層である、請求項9に記載のガスバリアフィルム。
- 前記アクリル樹脂が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂である、請求項10に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層が、スチレンアクリル共重合体、ウレタンアクリル共重合体、および、ガラス転移点調節用のアクリル樹脂の1以上を含む、請求項9~11のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記接着層が、単一のアクリレートモノマーを重合してなる樹脂からなる層である、請求項10または11に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層から前記基板を剥離した、請求項1~13のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 前記剥離樹脂層の表面に形成される前記無機層と、前記接着層との間に、前記剥離樹脂層の表面に形成される前記無機層とは異なる無機層と、前記剥離樹脂層の表面に形成される前記無機層とは異なる前記無機層の下地となる有機層との組み合わせを、少なくとも1組、有する、請求項1~14のいずれか1項に記載のガスバリアフィルム。
- 光学素子本体の表面に、請求項1~15のいずれか1項に記載のガスバリアフィルムを貼着した、光学素子。
- 前記光学素子本体が、有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項16に記載の光学素子。
- 基板の表面に、芳香族環を有する樹脂を溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、前記基板を剥離可能な剥離樹脂層を形成する工程、
前記剥離樹脂層の表面への形成を含む、気相堆積法によって、無機層を、少なくとも1層、形成する工程、
および、
前記基板と最も離間する前記無機層の表面に、常温では固体であり、加熱により流動して接着性を発現する樹脂を、溶剤に溶解してなる組成物を塗布し、乾燥することにより、接着層を形成する工程、を有する、ガスバリアフィルムの製造方法。 - 前記気相堆積法がプラズマCVDである、請求項18に記載のガスバリアフィルムの製造方法。
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JP6401680B2 (ja) | 2015-08-28 | 2018-10-10 | 富士フイルム株式会社 | ガスバリアフィルムの製造方法およびガスバリアフィルムの転写方法 |
JP6527053B2 (ja) | 2015-08-28 | 2019-06-05 | 富士フイルム株式会社 | ガスバリアフィルムおよびガスバリアフィルムの転写方法 |
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CN108806515A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-11-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种柔性显示面板 |
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- 2019-01-29 JP JP2020504850A patent/JP6924893B2/ja active Active
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- 2020-07-13 US US16/926,941 patent/US11450835B2/en active Active
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