JP4573673B2 - 水蒸気バリアフィルム - Google Patents
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Description
(1)ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルム上に少なくとも二層の無機ガスバリア層を有する水蒸気バリアフィルムにおいて、該ポリアルキレンナフタレート樹脂のガラス転移点(Tg)が70〜150℃であり、かつ該水蒸気バリアフィルムが、抵抗が1012Ω(25℃・相対湿度60%)以下である帯電防止のための導電性層を少なくとも一層有し、前記少なくとも二層の無機ガスバリア層の間に少なくとも一層の2属金属一酸化物からなる吸湿性層を有し、前記吸湿性層が、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Raの金属酸化物から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする水蒸気バリアフィルム。
(2)前記無機ガスバリア層が、Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce、またはTaから選ばれる一種以上の金属を含む酸化物、窒化物もしくは酸化窒化物を含む層であることを特徴とする(1)に記載の水蒸気バリアフィルム。
(3)前記基材フィルムが、ガラス転移点が85〜150℃であるポリアルキレンナフタレート樹脂からなる透明基材フィルムであることを特徴とする(1)または(2)に記載の水蒸気バリアフィルム。
(4)前記ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムが、ポリエチレンナフタレートフィルムであることを特徴とする(1)〜(3)に記載の水蒸気バリアフィルム。
(5)前記導電性層が少なくとも一種の導電性無機金属酸化物、および/または少なくとも一種の有機導電性素材を含有する層であることを特徴とする(1)〜(4)に記載の水蒸気バリアフィルム。
(6)前記導電性金属酸化物が、ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO2、V2O5等、或いはこれらの複合酸化物であり、さらに該金属酸化物が異種原子としてAl、In、Ta、Sb、Nb、Ag、Cl、BrまたはIを含有していてもよいことを特徴とする(5)に記載の水蒸気バリアフィルム。
(7)前記無機ガスバリア層および/または前記吸湿性層に隣接するように、少なくとも一層の隣接有機層を設けることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の水蒸気バリアフィルム。
(8)前記導電性層の抵抗が2.6×108Ω〜1012Ω(25℃・相対湿度60%)である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
(9)(1)〜(8)のいずれか一項に記載の水蒸気バリアフィルムを用いた光学表示材料。
本発明の水蒸気バリアフィルムは、ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルム上に少なくとも二層の無機ガスバリア層を有する水蒸気バリアフィルムにおいて、該ポリアルキレンナフタレート樹脂のガラス転移点(Tg)が70〜150℃であり、かつ該水蒸気バリアフィルムが、抵抗が10 12 Ω(25℃・相対湿度60%)以下である帯電防止のための導電性層を少なくとも一層有し、前記少なくとも二層の無機ガスバリア層の間に少なくとも一層の2属金属一酸化物からなる吸湿性層を有し、前記吸湿性層が、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Raの金属酸化物から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする水蒸気バリアフィルムである。本発明の水蒸気バリアフィルムは、積層型の水蒸気バリアフィルムであり、特に少なくとも二層の無機ガスバリア層の間に2属金属一酸化物からなる吸湿性層を有することで、一段と高いガスバリア能と吸湿能をうる事ができる。
以下、基材フィルム上に、少なくとも二層の無機ガスバリア層を有する水蒸気バリアフィルムを例にとって、該水蒸気バリアフィルムを構成する各層について詳細に説明する。
本発明における「無機ガスバリア層」とは、無機材料で構成されるガス分子の透過を抑制しうる緻密な構造の薄膜である層を意味し、例えば、金属化合物からなる薄膜(金属化合物薄膜)が挙げられる。前記無機ガスバリア層の形成方法は、目的の薄膜を形成できる方法であればいかなる方法でも用いることができる。前記形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法などが適しており、具体的には特許第3400324号、特開2002−322561号、特開2002−361774号各公報記載の形成方法を採用することができる。
本発明における水蒸気バリアフィルムは、さらに「吸湿性層」を有する。前記2属金属一酸化物に含まれる2属金属としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Raが挙げられる。本発明においては何れの2属金属をも使用することができるが、コスト、高純度材料の入手性、実用性を考慮すると、Mg、Ca、Sr、Baが好適である。さらに吸湿能や安全性の観点からはCa、Srが好ましく、Srが最も好ましい。
本発明の水蒸気バリアフィルムには、前記無機ガスバリア層および/または前記吸湿性層の脆性やバリア性を向上させるために、前記無機ガスバリア層および/または前記吸湿性層に隣接するように隣接有機層を設けることができる。隣接有機層は、紫外線もしくは電子線硬化性モノマー、オリゴマーまたは樹脂を、塗布または蒸着で成膜したのち、紫外線または電子線で硬化させた層であることが好ましい。
本発明の水蒸気バリアフィルムは、基材フィルムと無機ガスバリア層との間に、公知のプライマー層または無機薄膜層を設置することができる。前記プライマー層としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層、親水性樹脂共存下でゾルーゲル反応により形成する有機無機ハイブリッド層、無機蒸着層またはゾル−ゲル法による緻密な無機層を挙げることができる。前記無機蒸着層としては、シリカ、ジルコニア、アルミナ等の蒸着層が好ましい。前記無機蒸着層は真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。
次に本発明の水蒸気バリアフィルムを構成するポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムについて記述する。該基材フィルムを構成するポリアルキレンナフタレート樹脂は、ジカルボン酸とジオールから形成される。
ジカルボン酸残基として、ナフタレンジカルボン酸残基が必須成分として含まれる。好ましくは、全ジカルボン酸残基の50モル%〜100モル%がナフタレンジカルボン酸残基からなる。本発明では、ポリアルキレンナフタレート樹脂のジカルボン酸残基として、ナフタレンジカルボン酸残基とともにフタル酸残基を含んでいるものも好ましい。ナフタレンジカルボン酸残基とフタル酸残基との合計量は、全ジカルボン酸残基の70モル%〜100モル%であることが好ましく、全ジカルボン酸残基の80モル%〜100モル%であることがより好ましい。ナフタレンジカルボン酸残基としては2,6−ナフタレンジカルボン酸残基が好ましく、フタル酸残基としてはテレフタル酸残基が好ましい。
ジオールについては、エチレングリコール残基が全ジオール残基の50モル%〜100モル%であるものが好ましく、より好ましくは70モル%〜100モル%であり、さらに好ましくは80モル%〜100モル%である。
(ホモポリマー例)
HP-1: ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)
(コポリマー例) 組成(モル比)
CP-1: 2,6-NDCA/TPA/EG (20/80/100)
CP-2: 2,6-NDCA/IPA/EG (80/20/100)
CP-3: 2,6-NDCA/TPA/EG (80/20/100)
CP-4: 2,6-NDCA /EG/BPA・2EO (100/25/75)
CP-5: 2,6-NDCA /EG/CHDM/BPA・2EO (100/25/25/50)
CP-6: 2,6-NDCA /EG/CHDM (100/80/20)
(ポリマーブレンド例) 組成(質量比)
PB-1:PEN/PET (80/20)
PB-2:PAr/PEN (15/85)
PB-3:PAr/PCT/PEN (15/10/75)
PB-4:PAr/PC/PEN (10/10/80)
(PEN:ポリエチレンナフタレート、PET:ポリエチレンテレフタレート、PAr:ポリアリレート、PCT:ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート、PC:ポリカーボネートを示す)
基材フィルムを構成するポリアルキレンナフタレート樹脂のガラス転移点(Tg)は、70〜150℃であり、好ましくは85〜150℃であり、より好ましくは75〜150℃であり、さらにより好ましくは77〜150℃である。ガラス転移点が70℃未満だと機能層を付与する際の加熱処理によって基材フィルムが変形し易いいう点で不利であり、ガラス転移点が150℃を超えるとフィルム製膜した際に安定な面状を確保しにくいという点で不利である。
(1)ポリアルキレンナフタレート樹脂の乾燥
ポリアルキレンナフタレート樹脂ペレットを、好ましくは100℃〜250℃、より好ましくは130℃〜200℃で、好ましくは5分〜5時間以下、より好ましくは10分〜1時間乾燥させる。
(2)熔融押出し
A層、B層、B'層用のペレットを各々1軸あるいは多軸の混練押し出し機に入れ熔融する。この時、初めから所望の量の微粒子を添加したペレットを用いても良く、予め高濃度に微粒子を添加したペレット(マスターペレット)に微粒子を添加していないペレットで希釈し所望の濃度に調製しても良い。押出し温度は、好ましくは250℃〜350℃、より好ましくは260度〜340℃で、好ましくは1分〜30分、より好ましくは3分〜15分滞留させて熔融させる。この後、フィルタ−を用いて溶融ポリマ−をあらかじめろ過しておくことが好ましい。フィルタ−としては、金網、焼結金網、焼結金属、サンド、グラスファイバ−などが挙げられる。好ましいフィルターサイズは1μm〜30μmである。この熔融ポリアルキレンナフタレート樹脂をTダイから押し出す。積層フィルムを作る場合は積層構造を有するTダイ(マルチマニホールドダイなど)を用いて各成分を押し出す。これを40℃〜100℃キャスティングドラムの上で固化させ未延伸フィルムを作成する。このとき、静電印加法、水膜形成法(水等の流体をキャスティングドラム上に塗布しメルトとドラムの密着をよくする)などを用いて、キャスティングドラムへの密着を上げることで、フィルムの平面性を改良でき好ましい。これを剥取り未延伸シートを形成する。
未延伸シートを長手方向(MD)に延伸する。好ましい延伸倍率は2.5倍〜4倍、より好ましくは3倍〜4倍である。延伸温度は70℃〜160℃が好ましく、より好ましくは80℃〜150℃、より好ましくは80℃〜140℃である。好ましい延伸速度は10%/秒〜300%/秒、より好ましくは30%/秒〜250%/秒、さらに好ましくは50%/秒〜200%/秒である。このようなMD延伸は周速の異なる一対のロール間を搬送することで実施できる。
(4)TD延伸
一般にはMD方向延伸に続いて、幅方向(TD)に延伸する。延伸倍率は2.5倍〜5倍が好ましく、より好ましくは3倍〜4.5倍、さらに好ましくは3.3倍〜4.3倍である。延伸温度は75℃〜165℃が好ましく、より好ましくは80℃〜160℃、より好ましくは85℃〜155℃である。好ましい延伸速度は10%/秒〜300%/秒、より好ましくは30%/秒〜250%/秒、さらに好ましくは50%/秒〜200%/秒である。TD延伸は、フィルムの両端をチャックしテンター内に搬送し、この幅を広げることで達成できる。
好ましい熱固定温度は190℃〜275℃、より好ましくは210℃〜270℃、さらに好ましくは230℃〜270℃であり、好ましい処理時間は5秒〜180秒、より好ましくは10秒〜120秒、さらに好ましくは15秒〜60秒である。熱固定中に幅方向に0%〜10%弛緩させるのが好ましい。より好ましくは0%〜8%、さらに好ましくは0%〜6%である。このような熱固定および弛緩は、フィルム両端をチャックし熱固定ゾーンに搬送し、この幅を狭めることで達成できる。
(6)巻き取り
熱固定後、冷却、トリミング(耳きり部カット)を行いロ−ルに巻き取る。このとき、フィルム端部に厚みだし加工(ナ−リング)を付与することも好ましい。好ましい製膜幅は0.5m〜10m、より好ましくは0.8m〜8m、さらに好ましくは1m〜6mである。
微小表面硬度計((株)フィッシャー・インスツルメンツ社製:フィッシャースコープH100VP-HCU)を用い、試料表面にビッカース圧子を接触させた後、10秒間に加重を1mNにまで増加させ、この状態で5秒保持する。この時のビッカース圧子の侵入深さをDv0とする。この後、加重を0mNとした時にビッカース圧子を押し戻す力(Fv)と侵入深さ(Dv)を測定し、その傾きを表面弾性率とする。即ちDvを横軸にとり、縦軸にFvをとったとき、DvがDv0から0.9×Dv0間の傾きの絶対値を表面弾性率とする。この測定は25℃・相対湿度60%下で行い、10点の平均値で表す。
次に本発明においては、帯電防止のために導電性層を付与することを特徴とする。以下に詳細に記載する。
すなわち、本発明の水蒸気バリアフィルムは、フィルムを構成する層のうちの少なくとも一層として、抵抗が1012Ω(25℃・相対湿度60%)以下である導電性層を有することを特徴としている。さらに抵抗値が1×1011.5Ω以下であることが好ましく、特には1×1010Ω以下であることが好ましく、1×109Ω以下が特に好ましい。本発明においては、前記抵抗の温湿度の変化に対しても変動しないことが好ましく、例えば低温低湿から高温高湿下において上記の抵抗を有する層が好ましい。その場合の環境変化としては製造工程あるいは取り扱い時の環境を考えると、−30℃〜300℃でかつ相対湿度0〜100%などの広範囲な温湿度域でも、導電性が1012Ω以下であることが好ましい。ここで、導電性層の抵抗は導電性層自身を測定する場合は、一般的な表面抵抗で求めてもよいが、内部導電性層の場合はそのエッジ部から評価することが推奨される。すなわち、導電性層の両端部に銀ペイントを塗布し、導電性層の抵抗を測定することで抵抗値を求めることができる。
導電性無機素材である好ましい金属酸化物の例としては、ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO2、V2O5等、あるいはこれらの金属元素を含む複合酸化物が好ましく、特にZnO、SnO2、Sb2O3またはV2O5が好ましい。複合酸化物の異種原子例としては、Al、In、Ta、Sb、Nb、Ag、Cl、Br、Iの添加が効果的であり、添加量は0.01mol%−25mol%の範囲が好ましい。複合酸化物が異種原子を含む例としては、例えばZnOに対してはAl、In等の添加、SnO2に対してはSb、Nb、ハロゲン元素等の添加、またTiO2に対してはNb、Ta等の添加が効果的である。これら異種原子の添加量は0.01mol%〜30mol%の範囲が好ましいが、0.1mol%〜10mol%であれば特に好ましい。
また、前記電解質としては、硝酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、過塩素酸カリウム、P−トルエンスルフォン酸などが挙げられる。また、電解質の含有量は、0.0001〜1.0g/m2が好ましく、さらには0.005〜0.5g/m2が好ましい。
本発明の水蒸気バリアフィルムの用途は特に限定されないが、光学特性と機械特性と双方に優れるため、画像表示素子の透明電極用基板などの光学表示材料として好適に用いることができる。ここでいう「画像表示素子」とは、円偏光板・液晶表示素子、タッチパネル、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子などを意味する。
前記円偏光板は、本発明の水蒸気バリアフィルム上に、λ/4板と偏光板とを積層することで作製することができる。この場合、λ/4の遅相軸と偏光板の吸収軸とが45°になるように積層する。このような偏光板は、長手方向(MD)に対し45°方向に延伸されているものを用いることが好ましく、例えば、特開2002−865554号公報に記載のものを好適に用いることができる。
前記液晶表示装置は、反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置とに大別することができる。
前記反射型液晶表示装置は、下方から順に、下基板、反射電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、透明電極、上基板、λ/4板、そして偏光膜からなる構成を有する。本発明の水蒸気バリアフィルムは、前記透明電極および上基板として使用することができる。前記反射型液晶表示装置にカラー表示機能をもたせる場合には、さらにカラーフィルター層を前記反射電極と前記下配向膜との間、または、前記上配向膜と前記透明電極との間に設けることが好ましい。
前記タッチパネルとしては、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載されたものの基板に本発明の水蒸気バリアフィルムを適用したものを用いることができる。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の基材として最も特徴を活かすことのできる有機エレクトロルミネッセンス素子につき詳細に説明する。本発明の発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に有機発光層(以下、単に「発光層」と称する場合がある。)を含む有機化合物層を有する。発光素子の性質上、陽極および陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
<陽極>
陽極は、通常、有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陰極は、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてはアルカリ金属(たとえば、Li、Na、K、Cs等)、2属金属(たとえばMg、Ca等)、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、二種以上を好適に併用することができる。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01〜10質量%のアルカリ金属または2属金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)をいう。なお、陰極の材料については、特開平2−15595号公報、特開平5−121172号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を1〜10nmの厚さに薄く成膜して、さらにITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
本発明における有機化合物層について説明する。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有しており、有機発光層以外の他の有機化合物層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
(有機発光層)
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、または正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、または電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは一種であっても二種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は一種であっても二種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。また、発光層は一層であっても二層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極または陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、陰極または陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として、正孔ブロック層を設けることができる。正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、BAlq等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、BCP等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのがさらに好ましい。正孔ブロック層は、上述した材料の一種または二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明において、有機EL素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。その具体例としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属、MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3、TiO2等の金属酸化物、SiNx、SiNxOy等の金属窒化物、MgF2、LiF、AlF3、CaF2等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも一種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。
さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤または不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
本発明の水蒸気バリアフィルムには、ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムに処理や加工を施すことによって、様々な機能をさらに付与することができる。以下に好ましい態様を記述する。まずポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムの表面処理方法について記述する。
ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムに表面処理を行うことによって、ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムと各機能層(例えば、下塗層およびバック層)との接着の向上を達成することができる。例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理を用いることができる。グロー放電処理とは、10-3〜20Torrの低圧ガス下でおこる、いわゆる低温プラズマのことも示すが、大気圧下でのグロー放電処理でもよい。
基材フィルム上に無機ガスバリア層、隣接有機層、吸湿性層および導電性層を設けたバリアフィルム(試料1−1〜試料1−8)を下記の手順にしたがって作製した。各バリアフィルムは金属酸化物塗布量が表1に示すように異なっている。
(1−1)基材フィルムの溶融製膜
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100部およびエチレングリコール54部を、酢酸マンガン四水塩0.045部を触媒として、エステル交換により反応させた後、リン酸トリメチル0.065部および三酸化アンチモン0.03部を添加した。その後300℃にて系を徐々に減圧し、107Paとした。そして、攪拌機の軸トルクから2000poiseに相当する溶融粘度に到達するまで重縮合反応を進行させた。それにより、極限粘度0.46、ガラス転移点116℃のポリエチレンナフタレート樹脂を得た。次に、得られたポリエチレンナフタレート樹脂を180℃で6時間乾燥後、305℃で溶融押出を行い、キャスティングドラム上で冷却、固化させシートを得た。続いて、得られたシートを127℃にて縦方向に3.2倍に延伸し、次いで130℃にて横方向に3.4倍に延伸した後、これを210℃で熱固定して厚さ100μmの二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムを作製した。この二軸延伸フィルムを110℃にて32時間熱処理し、水蒸気バリアフィルム用のポリエステル樹脂フィルムを作製した。
得られた上記フィルムの両端にナーリングを行った。ここで、耳切りはレーザー光を当てて耳屑が出ないようにして実施した。またナーリングは片側からエンボス加工を行うことで付与し、ナーリングする幅は10mmであり、最大高さは平均厚みよりも平均12μm高くなるように押し圧を設定した。
得られたフィルム(厚さ100μm)の幅は、1475mmであった。巻き芯の径は169mmであり、巻き始めテンションは360N/巾であり、巻き終わりが250N/巾になるようなテンションパターンとした。巻き取り全長は3000mであった。また、巻き取りロールにプレスロールを押し圧50N/巾に設定した。巻き取り時のフィルムの温度は25℃、含水量は0.01質量%以下であった。また巻き緩み、シワもなく、巻きずれが生じなかった。ロール外観も良好であった。以上の工程を経て本発明の基板フィルム試料−1を製膜した。
(2−1)無機ガスバリア層の形成
図1に示すロールトゥロール方式のスパッタリング装置(1)を用いて、本発明の基板フィルム試料−1上に無機ガスバリア層を形成した。図1に示すように、スパッタリング装置(1)は、真空槽(2)を有しており、その中央部にはプラスチックフィルム(6)を表面に接触させて冷却するためのドラム(3)が配置されている。また、上記真空槽(2)にはプラスチックフィルム(6)を巻くための送り出しロール(4)および巻き取りロール(5)が配置されている。送り出しロール(4)に巻かれたプラスチックフィルム(6)はガイドロール(7)を介してドラム(3)に巻かれ、さらにプラスチックフィルム(6)はガイドロール(8)を介して巻き取りロール(5)に巻かれる。
ターゲットとしてSiをセットし、放電電源(11)としてパルス印加方式の直流電源を用意した。また、プラスチックフィルム(6)として厚み100μmの基材フィルム(上記方法で作製した基材フィルム)を用意し、これを送り出しロール(4)に掛け、巻き取りロール(5)まで通した。スパッタリング装置(1)への基材の準備が終了した後、真空槽(2)の扉を閉めて真空ポンプ(10)を起動し、真空引きとドラムとの冷却を開始した。到達圧力が4×10-4Pa、ドラム温度が5℃になったところで、プラスチックフィルム(6)の走行を開始した。
50.75容量部のテトラエチレングリコール・ジアクリレートと14.5容量部のトリプロピレングリコールモノアクリレートと7.25容量部のカプロラクトンアクリレートと10.15容量部のアクリル酸と10.15容量部の「EZACURE」(Sartomer社製、ベンゾフェノン混合物光重合開始剤)とのアクリルモノマー混合物を、固体物であるN、N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン粒子0.03625質量部と混合し、20kHz超音波ティッシュミンサーで約1時間撹拌した。約45℃に加熱し、沈降を防ぐために撹拌した混合物を内径2.0mm、長さ61mmの毛管を通して1.3mmのスプレーノズルにポンプで送り込んだ。そこで25kHzの超音波噴霧器によって小滴噴霧し、約340℃に維持された前記無機ガスバリア層または吸湿性層表面に落とした。次いで、ドラム表面温度約13℃の低温ドラムに接触させた基板フィルムの無機ガスバリア層または吸湿性層上に蒸気をクライオ凝結させた後、高圧水銀灯ランプによりUV硬化させ(積算照射量約2000mJ/cm2)、有機層を形成した。膜厚は約500nmであった。
上記無機ガスバリア層、その上に付与した隣接有機層上に、さらに(2−1)の無機ガスバリア層、さらに隣接有機層を順に付与した表面に、過酸化ストロンチウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウムのターゲット(豊島製作所(株)製)を用い、Arガスを導入、放電電力100W、成膜圧力0.8Paで3分間のプレスパッタの後にそのまま成膜して吸湿層を付与した。吸湿性層の膜厚は約20nmであり、元素分析の結果SrとOとの比率、CaとOとの比率およびBaとOとの比率はほぼ1:1であった。
上記基材フィルムの吸湿性層とは反対側に、上記(2−1)、(2−2)に記載した方法にて、無機ガスバリア層、隣接有機層、無機バリア層の三層からなるガスバリア性ラミネート層を形成した。
(2−4)で得られた試料において、(2−3)で作製した吸湿性層の上に、下記の酸化スズ−酸化アンチモン複合物からなる導電性層を作製した。導電性材料の添加量を変えることで、導電性の異なる各種試料を作製した。
・平均一次粒子サイズ15nmの球状酸化スズ−酸化アンチモン複合物
(酸化アンチモン含有量10mol%、比抵抗は5Ω・cm、
微粒子粉末のアセトン分散物(2次凝集粒子サイズ約60nm)
固形分塗布量は表1に記載
・トリアセチルセルロース(酢化度2.60、重合度305) 0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル 0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布して、表1の酸化スズ−酸化アンチモン複合物塗布量になるように実施した。
(2−5)で得られたフィルム試料の水蒸気透過率を、MOCON社製「PERMATRAN−W3/31」を用いて、40℃・相対湿度90%において測定した。また、(2−5)で得られたフィルム試料の光線透過率を、島津製作所(株)製の分光光度計「UV3100PC」で、25℃・相対湿度60%にて測定した。その結果、水蒸気透過率は0.005g/m2・day以下であり、光線透過率は87.8%であり、共に優れた特性であることを確認した。
上記各バリアフィルムを真空チャンバー内に導入し、IZOターゲット(出光興産(株)製)を用いて、DCマグネトロンスパッタリングにより、厚み0.2μmのIZO薄膜からなる透明電極を形成した。透明電極(IZO)より、アルミニウムのリ−ド線を結線し、積層構造体を形成した。前記透明電極の表面に、ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸の水性分散液(BAYER社製、Baytron P:固形分1.3質量%)をスピンコートした後、150℃で2時間真空乾燥し、厚み100nmのホール輸送性有機薄膜層を形成した。これを基板Xとした。
〔組成〕
・ポリビニルカルバゾール 40質量部
(Mw=63000、アルドリッチ社製)
・トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム錯体(オルトメタル化錯体)
(ケミプロ化成(株)製) 1質量部
・ジクロロエタン 3200質量部
・ポリビニルブチラール2000L 10質量部
(Mw=2000、電気化学工業(株)製)
・1−ブタノール 3500質量部
・下記構造を有する電子輸送性化合物
(特開2001−335776号公報に記載の方法にて合成) 20質量部
前記の方法にて、表1に記載されるように金属酸化物塗布量を変更して作製された試料1−1〜1−8の導電性とその帯電防止特性を調べた。
(4−1)内部導電性評価
25℃・相対湿度60%環境下で、試料を1cm×5cmに裁断し、長辺エッジ部に銀ペイントを塗布し十分に乾燥した。その後銀ペイント部に電極端子を設置し、その間の抵抗を抵抗計で測定した。
20cm×20cmの試料を作製し、25℃・相対湿度25%環境下にて3日間調湿した。この調湿済みの試料の導電性の付与した面に、ナイロン布(5cm×5cm)に全体で1kgの分銅を掛け、試料表面(10cm×5cm)を10回擦って静電荷を付与した。得られた試料を5秒後に、予め採集したタバコの灰の上に1cmの距離に擦った面を置いて、タバコの灰の付着状態を目視で確認し、以下のA〜Dの4段階で評価した。A、B,C、Dの順に帯電防止特性が優れていることを示す。
A: 特にタバコの付着は認められなかった
B: かすかにタバコの付着が認められた
C: かなりなタバコの付着が認められた
D: タバコの付着が著しく認められた
20cm×20cmの試料を作製し、25℃・相対湿度60%環境下または25℃・相対湿度10%環境下で3日間調湿した。同環境条件下で調湿済みの試料の両面を接触し、全体に5kgの分銅を掛けて試料を一方方向に5cm搬送し、計10回擦って静電荷を付与した。得られた試料を縦方向に設置し、一方のフィルムに対して、他方のフィルムが落下する状態を目視で確認し、以下のA〜Dの4段階で評価した。A、B,C、Dの順に帯電防止特性が優れていることを示す。
A: 他方のフィルムは瞬時に落下した
B: 他方のフィルムは短時間で落下した
C: 他方のフィルムが少しずれたが付着した状態であった
D: 他方のフィルムがしっかりと付着した状態であった
表1に示すように、導電性金属酸化物を全く含まない試料1−1、あるいはその含有量の低い比較用試料1−2〜1−4は、抵抗値が高くゴミつき、フィルム付着が悪く取り扱い性の悪いものであった。これに対して、本発明の導電性を示す本発明の試料1−5〜1−8はゴミ付評価およびフィルム付着評価の結果が良好であった。特に低湿度環境下でもフィルム付着は優れたものであった。
実施例1の試料1−7において、その層構成を下記のように変更する以外は、試料1−7と全く同様にして、本発明の試料2−1〜2−7を作製した。実施例1と同様にそれぞれの特性評価を実施した結果を表1に記載した。得られた試料は全て、導電性とゴミつきおよびフィルム付着性の評価結果が優れたものであった。
基材フィルム/無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/導電性層
試料2−2の構成:
基材フィルム/無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/吸湿性層/隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/導電性層
試料2−3の構成:
基材フィルム/無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/吸湿性層/{(隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)}×2/隣接有機層(500nm)/導電性層
試料2−4の構成:
基材フィルム/{無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)}×2/吸湿性層/{隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)}×2/導電性層
試料2−5の構成:
無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)/基材フィルム/{無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)}×2/吸湿性層/{隣接有機層(500nm)/無機ガスバリア層(50nm)}×2/導電性層
試料2−6の構成:
基材フィルム/{無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)}×2/吸湿性層/隣接有機層(500nm)/導電性層
試料2−7の構成:
基材フィルム/吸湿性層/隣接有機層(500nm)/{無機ガスバリア層(50nm)/隣接有機層(500nm)}×2/導電性層
実施例1の試料1−7において、(1−1)基材フィルムの樹脂化合物を本発明のCP−2、CP−3、HP−2、PB−1およびCP−6に変更する以外は、試料1−7と全く同様にして、本発明の試料3−1〜3−5を作製した。実施例1と同様にそれぞれの特性評価を実施した結果を表1に記載した。得られた本発明の試料は全て、導電性とゴミつきおよびフィルム付着性の評価結果が優れたものであった。
実施例1の試料1−7において、(2−5)導電性層の形成を下記のように変更する以外は、試料1−7と全く同様にして、本発明の試料4−1〜4−5を作製した。実施例1と同様にそれぞれの特性評価を実施した結果を表1に記載した。得られた本発明の試料は全て、導電性とゴミつきおよびフィルム付着性の評価結果が優れたものであった。
・平均一次粒子サイズ12nmの酸化インジウム−酸化アンチモン複合物
(酸化アンチモン含有量5mol%、比抵抗は1Ω・cm、
微粒子粉末のアセトン分散物(2次凝集粒子サイズ約45nm)
0.2g/m2(固形分)
・トリアセチルセルロース(酢化度2.60、重合度305)
0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル
0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布した。
・酸化スズ−酸化アンチモン複合物ゾル
(酸化アンチモン含有量5mol%、比抵抗は1Ω・cm、
微粒子粉末のメタノール/水(9/1質量比))
0.3g/m2(固形分)
・トリアセチルセルローvス(酢化度2.60、重合度305)
0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル
0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布した。
・平均短軸長5nm、平均長軸長0.5μmの五酸化バナジウム−銀複合物
(銀含有量7mol%、比抵抗は2Ω・cm、
微粒子粉末のアセトン分散物 0.18g/m2(固形分)
・トリアセチルセルロース(酢化度2.60、重合度305)
0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル
0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布した。
・平均一次粒子サイズ18nmのポリアニリン
(比抵抗は5500Ω・cm、微粒子粉末のアセトン分散物
(2次凝集粒子サイズ約86nm) 0.4g/m2(固形分)
・トリアセチルセルロース(酢化度2.60、重合度305)
0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル
0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布した。
・針状酸化スズ−酸化アンチモン複合物
(酸化アンチモン含有量10mol%、比抵抗は5Ω・cm、
平均長軸長さ1.1μm、平均短軸長さ20μm、
微粒子粉末のアセトン分散物) 0.2g/m2(固形分)
・トリアセチルセルロース(酢化度2.60、重合度305)
0.05g/m2
・ポリ(重合度10)オキシエチレン−ステアリルエーテル
0.001g/m2
該導電性溶液は、アセトン中でトリアセチルセルロースが5容量%になるように作製した。所望の塗布量になるように適切なバーコーターで塗布した。
2 真空槽
3 ドラム
4 送り出しロール
5 巻き取りロール
6 プラスチックフィルム
7 ガイドロール
8 ガイドロール
9 排気口
10 真空ポンプ
11 放電電源
12 カソード
13 制御器
14 ガス流量調整ユニット
15 配管
Claims (9)
- ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルム上に少なくとも二層の無機ガスバリア層を有する水蒸気バリアフィルムにおいて、該ポリアルキレンナフタレート樹脂のガラス転移点(Tg)が70〜150℃であり、かつ該水蒸気バリアフィルムが、抵抗が1012Ω(25℃・相対湿度60%)以下である帯電防止のための導電性層を少なくとも一層有し、前記少なくとも二層の無機ガスバリア層の間に少なくとも一層の2属金属一酸化物からなる吸湿性層を有し、前記吸湿性層が、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Raの金属酸化物から選ばれる少なくとも一種以上を含むことを特徴とする水蒸気バリアフィルム。
- 前記無機ガスバリア層が、Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce、またはTaから選ばれる一種以上の金属を含む酸化物、窒化物もしくは酸化窒化物を含む層であることを特徴とする請求項1に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記基材フィルムが、ガラス転移点が85〜150℃であるポリアルキレンナフタレート樹脂からなる透明基材フィルムであることを特徴とする請求項1または2に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記ポリアルキレンナフタレート樹脂基材フィルムが、ポリエチレンナフタレートフィルムであることを特徴とする請求項1〜3に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記導電性層が少なくとも一種の導電性無機金属酸化物、および/または少なくとも一種の有機導電性素材を含有する層であることを特徴とする請求項1〜4に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記導電性金属酸化物が、ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO2、V2O5等、或いはこれらの複合酸化物であり、さらに該金属酸化物が異種原子としてAl、In、Ta、Sb、Nb、Ag、Cl、BrまたはIを含有していてもよいことを特徴とする請求項5に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記無機ガスバリア層および/または前記吸湿性層に隣接するように、少なくとも一層の隣接有機層を設けることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 前記導電性層の抵抗が2.6×108Ω〜1012Ω(25℃・相対湿度60%)である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の水蒸気バリアフィルムを用いた光学表示材料。
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