JP5297454B2

JP5297454B2 - 複合層、これを含む複合フィルムおよび電子デバイス

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Publication number: JP5297454B2
Application number: JP2010515983A
Authority: JP
Inventors: ファン、ジャンーヨン; キム、ドン−リュル; キム、ギ−チュル; リュ、サン−ウク; イ、ホ−ジュン; マ、スン−ラク; コ、ミョン−グン
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: EP2167315A4; JP2010533084A; EP2167315B1; KR20090006806A; US20100136308A1; KR100955567B1; US8119229B2; WO2009008687A2; US20120193768A1; WO2009008687A3; EP2167315A2

Description

本発明は、ガス遮断性、水分遮断性および光透過度に優れた複合層、これを含む複合フィルムおよび電子デバイスに関する。

本出願は２００７年７月１２日に韓国特許庁に提出した韓国特願第２００７-００６９９９０号の出願日の利益を主張し、その内容の全てを本明細書に含む。

有機あるいは無機発光体、ディスプレイ装置、光起電装置などの製造時には、これらの内部電子デバイスを、酸素および水分などのような外部化学物質から遮断して保護する必要がある。従来技術によると、ガラス板を基板材あるいは覆い板として用いて化学物質にぜい弱な内部電子デバイスを保護している。このようなガラス板は光透過度、熱膨張係数、耐化学性などにおいて満足できるくらいの特性を有しているものの、重くてこわれやすくしかも固くて取り扱いに注意が必要であり、製品の設計において制限要素として作用している。

上記のような問題点のために電子デバイス用基板材として用いられるガラス板を、軽くて耐衝撃性に優れ、且つ柔軟な特性を有する代表的な物質のプラスチックに代えようとする試みが活発に進められている。しかしながら、現在商業的に生産されているプラスチックフィルムはガラス板に比べ多くの欠点を有しており、物性の補完が必要である。特に、プラスチックフィルムのガス遮断性はガラス板の特性と比較した結果、緊急な改善が要求されている。

プラスチック基材上に金属酸化物または窒化物の無機物を積層して複合フィルムを作製する場合、無機物層の厚さを増加させると複合フィルムのガス遮断性は増加することで知られている。ところが、使用する無機物の種類や成膜条件に応じて異なるが、その厚さが一定範囲を超えるとガス遮断性の持続的な増大は僅かになることで知られている(ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ３８８ (２００１) ７８;Ｖａｃｕｕｍ６８ (２００３) １１３（非特許文献１）)。これは無機物層に存在する欠陥のために現れる現象であり、このような限界を克服しガス遮断性を増大させるために、以前は有機層と無機層を数回繰り返し積層した構造を使用したこともある(Ｖｉｔｅｘ社のＢａｒｉｘ（商標）フィルムの構造)。しかし、このような繰り返し構造の複合フィルムには、表面特性のはっきり異なる有機層と無機層の界面が多数存在することになり、層間剥離が発生しやすいという欠点がある。

一方、柔軟性のあるプラスチックフィルムにガス遮断性に優れたＳｉＯ_x、ＡｌＯ_y、ＳｉＯ_aＮ_b、ＡｌＯ_cＮ_d、ＩＴＯなどを含む金属酸化物または窒化物の無機物を蒸着してガス遮断用フィルムを作製しているが、蒸着により形成される前記無機物層は水分にぜい弱であるため、湿度によってガス透過度が増加する傾向がある(Ｓｕｒｆ. Ｃｏａｔ. Ｔｅｃｈ.、７４/７５(１９９５) ６７６（非特許文献２）;Ｓｕｒｆ. Ｃｏａｔ. Ｔｅｃｈ.、１４２/１４４(２００１) １６３（非特許文献３）)。

また、前記ガス遮断用フィルムは時間に応じて水分透過度が持続的に増加するという欠点がある。これは従来の無機物層が水分の影響を受けて劣化した結果である。そのために、前記無機物層の上に耐水性または撥水性を有する保護層を積層して水分による無機物層の劣化を防ぐ必要がある。

一方、金属アルミニウムがアルミニウム酸化物よりも水分遮断性に優れ(ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ、３５５/３５６(１９９９) ５００（非特許文献４）)、また、金属酸化物の蒸着方式、すなわち、酸化物方式と金属方式のうち金属方式による蒸着層がより水分遮断性に優れると知られている(Ｊ. Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ. Ｓｏｃ.、１４９(２００２) Ｂ４８７（非特許文献５）)。

特許文献１には金属酸化物と金属(例えば、Ａｇ)を続いて積層する構造が開示されている。しかし、前記金属膜は水分遮断性には優れるが、光透過度を大きく低下させるという欠点があるため(Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ.、４７(１９７６) ４９６８（非特許文献６）)、前記特許では反射防止膜をさらに積層して光透過度を維持する方法を提案している。この場合、優れた光透過度を得るためにさらに積層する反射防止膜の屈折率や精密な厚さ調節が付随的に必要となる。

韓国特許登録第０５７５５６３号公報韓国特願第２００６-００４１６９６号公報韓国特願第２００８-００１２５５３号公報韓国特願第２００８-００１２５５５号公報

ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ３８８ (２００１) ７８;Ｖａｃｕｕｍ６８ (２００３) １１３．Ｓｕｒｆ. Ｃｏａｔ. Ｔｅｃｈ.、７４/７５(１９９５) ６７６．Ｓｕｒｆ. Ｃｏａｔ. Ｔｅｃｈ.、１４２/１４４(２００１) １６３．ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ、３５５/３５６(１９９９) ５００．Ｊ. Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ. Ｓｏｃ.、１４９(２００２) Ｂ４８７．Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ.、４７(１９７６) ４９６８．

本発明の目的は、ガス遮断性、水分遮断性および光透過度に優れた複合層、これを含む複合フィルムおよび電子デバイスを提供することにある。

本発明は、２層以上の第１無機物層；および２層の前記第１無機物層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の１層以上の第２無機物層を含み、前記第１無機物層は、ケイ素酸化物(酸化ケイ素)、ケイ素炭化物(炭化ケイ素)、ケイ素窒化物(窒化ケイ素)、アルミニウム窒化物(窒化アルミニウム)およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質から形成され、前記第２無機物層は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質から形成されたことを特徴とする複合層を提供する。

本発明は、２層以上の第１サブ複合層；および１層以上の第２サブ複合層を含み、前記第２サブ複合層中の少なくとも１層はそれぞれ２層の前記第１サブ複合層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、前記第１サブ複合層は前記第２サブ複合層よりも厚さが厚く、前記第１および第２サブ複合層は、ケイ素酸化物(酸化ケイ素)、ケイ素炭化物(炭化ケイ素)、ケイ素窒化物(窒化ケイ素)、アルミニウム窒化物(窒化アルミニウム)およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質と；マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質との混合物から形成されたことを特徴とする複合層を提供する。

本発明は複合層を含む電子デバイスを提供する。

本発明は、基材層；前記基材層の少なくとも一面に備えられる複合層として、２層以上の第１無機物層および２層の前記第１無機物層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の１層以上の第２無機物層を含む複合層を含み、前記第１無機物層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質から形成され、前記第２無機物層は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質から形成されたことを特徴とする複合フィルムを提供する。

本発明は、基材層；および前記基材層の少なくとも一面に備えられ、２層以上の第１サブ複合層および１層以上の第２サブ複合層を含む複合層として、前記第２サブ複合層中の少なくとも１層はそれぞれ２層の前記第１サブ複合層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、前記第１サブ複合層は前記第２サブ複合層よりも厚さが厚い複合層とを含み、前記第１および第２サブ複合層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質と、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質との混合物から形成されたことを特徴とする複合フィルムを提供する。

本発明は複合フィルムを含む電子デバイスを提供する。

本発明によると、水分に対する安定性を増加させることにより、湿度が高い環境でも水分遮断性およびガス遮断性に優れ、且つ光透過度が高い複合フィルムを提供でき、有機または無機発光体、ディスプレイ装置、光起電装置のような電子デバイスにおいて基板材や保護覆いとしても、高いガス遮断性が要求される包装材としても用いることができる。

そして、第１無機物層の間に厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の第２無機物層が備えられるか、あるいは第１サブ複合層の間に厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の第２サブ複合層が備えられる場合、第１無機物層または第１サブ複合層の蒸着が周期的に初期化される効果が期待できる。すなわち、既存の有機層と無機層を数回繰り返す構造を使用したフィルム構造(Ｖｉｔｅｘ社のＢａｒｉｘ（商標）フィルムの構造)において有機層と無機層の繰り返しによって得られた欠陥(ｄｅｆｅｃｔｓ)の成長や層間欠陥の連結を防止する効果が提供でき、第１無機物層と第２無機物層の無機物の種類が異なる場合にこのような効果をより一層向上させることができる。

また、有機層と無機層を用いる既存のフィルム構造とは異なり無機層を用いるため、層間剥離の問題を低減させることができる。

本発明に係る第１無機物層１１１、１１２と第２無機物層１２０から構成された複合層１５０の側面図である。本発明に係る基材層２１０の上に複合層１５０が形成された複合フィルム２５０の側面図である。本発明に係る基材層２１０の上に複合層１５０が形成されたものであって、前記複合層１５０の上面および下面にコーティング層３１１、３１２が追加された複合フィルム３５０の側面図である。２枚の複合フィルム２５０がそれぞれ基材面どうしあるいは複合層面どうし接着層４１０により貼付されて作製された複合フィルム４５０の側面図である。本発明に係る複合フィルムのガス遮断性を評価するために前記複合フィルムを使用して作製したカルシウムセルの構造の側面図および平面図である。実施例３、比較例５および６で製造した複合フィルムを基板材として用いて作製したカルシウムセルの酸化を時間別に観察した写真である。実施例４、比較例７および８で製造した複合フィルムを基板材として用いて作製したカルシウムセルの酸化を時間別に観察した写真である。

本発明に係る複合フィルムは、基材層；前記基材層の少なくとも一面に備えられる複合層として、２層以上の第１無機物層および２層の前記第１無機物層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の１層以上の第２無機物層を含む複合層を含み、前記第１無機物層は、ケイ素酸化物(酸化ケイ素)、ケイ素炭化物(炭化ケイ素)、ケイ素窒化物(窒化ケイ素)、アルミニウム窒化物(窒化アルミニウム)およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質から形成され、前記第２無機物層は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質から形成されたことを特徴とする。

前記基材層としては柔軟性と透明性を有するプラスチックフィルムを用いることができる。

前記プラスチックフィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポリアリレートおよびエポキシ樹脂の中から選択された１種以上の物質から形成できる。

また、前記プラスチックフィルムの機械的物性および熱的物性を増加させるために単純充填材あるいは繊維状の充填材、およびこれらの混合物の中から選択された１種以上をさらに添加することができる。

前記単純充填材としては、例えば、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコンオキシド、粘土、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、フッ化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸バリウム、バリウムカーボネート、水酸化バリウムおよびケイ酸アルミニウムの中から選択された１種以上が挙げられる。そして、前記繊維状の充填材としてはガラス繊維または製織されたガラス繊維が挙げられる。

前記複合層は、２層以上の第１無機物層および第１無機物層の間に位置する１層以上の第２無機物層を含む。そして前記基材層と前記第１無機物層との間に追加に第２無機物層をさらに備えることもできる。

前記複合層の総厚さは１０〜５０００ｎｍであり、好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜３００ｎｍである。

前記複合層の総厚さが１０ｎｍ未満であると所望のガス遮断性能を達成し難く、５０００ｎｍを超えると厚さに応じるガス遮断性の増大を期待し難いか、若しくは複合層の柔軟性が低下してクラックが発生し易い。

前記複合層は、化学蒸着法(ＣＶＤ)、スパッタリング法(ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ)、蒸発法(ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)、イオンメッキ法(ｉｏｎｐｌａｔｉｎｇ)により形成できるが、これに限定されるのではない。

前記第１無機物層における前記ケイ素酸化物はＳｉＯ_x(ｘは１.０〜２.５の実数)、前記ケイ素炭化物はＳｉＣ、前記ケイ素窒化物はＳｉＯ_aＮ_b(ａとｂの合計は１.０〜２.５の実数)、前記アルミニウム窒化物はＡｌＯ_cＮ_d(ｃとｄの合計は１.０〜２.０の実数)である。しかしこれに限定されるものではなく、前記ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物およびアルミニウム窒化物は既存のプラスチックフィルムに使用可能な物質であれば特に限定されない。

前記第２無機物層は第１無機物層の間に備えられる。この場合、使用する無機物の種類によって厚さを適宜維持する必要がある。前記第２無機物層の厚さが厚すぎると前記第２無機物層の固有特性が大きくなり、複合層に望まない応力が発生して期待とは異なりガス遮断性が減少することもある。

前記第２無機物層の厚さは０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、好ましくは０.１ｎｍ以上５ｎｍ未満であり、より好ましくは０.５ｎｍ以上５ｎｍ未満または０.５ｎｍ以上３ｎｍ未満である。

前記第２無機物層の厚さが０.１ｎｍ以上であれば連続的な層の形成がより容易になるため、均一な第２無機物層をより一層容易に形成でき、第２無機物層の積層効果がより一層向上する。

前記第２無機物層の厚さが５ｎｍ以上に厚くなると前記第２無機物層の固有特性が強くなるか或いは応力発生の原因になり、これを含む複合層が損傷しやすくなるため、ガス遮断性能が低下することがある。

このように、前記厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満である第２無機物層が第１無機物層の間に位置することにより、ガス遮断性、水分に対する安定性、すなわち水分遮断性、光透過度が向上する。これはマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物またはフッ化物の使用量が多くない場合にもガス遮断性が増加することから分かるように、従来使用されていた無機物の水分に対する安定性または撥水性を増加させたり、水分の浸透時に従来の無機物層から発生する応力を低減させ、無機物のガス遮断性を極大化させるものと考えられる。

また、前記厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満である第２無機物層が第１無機物層の間に位置することにより、繰り返される第２無機物層の積層によって蒸着が周期的に初期化される効果が期待できる。すなわち、既存のＢａｒｉｘ（商標）フィルムの構造で有機層と無機層の繰り返しにより欠陥(ｄｅｆｅｃｔｓ)の成長や層間欠陥の連結を防止する効果を前記無機物層の微細積層構造により得ることができる。第１無機物層と第２無機物層の無機物の種類が異なる場合はこのような効果をより一層向上させることができる。

また、無機層を続いて積層するので、既存有機層と無機層の界面で発生しやすい層間剥離を低減でき、ガス遮断性に優れるという特性を得ることができる。

本発明に係る複合フィルムは、前記複合層の一面または両面に備えられたコーティング層をさらに含むことができる。

前記コーティング層は、基材層と前記複合層との接着力を増加させるためにまたは機械的変形が起きる時における複合層が受ける応力を緩和させるために、または複合フィルムを取り扱う過程での複合層の損傷を防止するために備えられる。

前記コーティング層は、ゾル-ゲル系コーティング液組成物、アクリル系コーティング液組成物、エポキシ系コーティング液組成物およびウレタン系コーティング液組成物の中から選択された１種以上を使用して形成できる。

前記ゾル-ゲル系のコーティング液組成物は、例えば特許文献２、特許文献３および特許文献４に述べられた通り、有機シランおよび金属アルコキシドを含み、場合に応じて適切な添加剤、溶媒や反応触媒をさらに含むことができる。

前記コーティング液組成物は熱硬化または光硬化法を単独でまたは併用してコーティング層に形成される。

硬化した前記コーティング層の厚さは０.１〜２０μｍであり、好ましくは０.３〜１０μｍであり、より好ましくは０.５〜５μｍである。

一方、本発明に係る複合フィルムは、基材層；および前記基材層の少なくとも一面に備えられ、２層以上の第１サブ複合層および１層以上の第２サブ複合層を含む複合層として、前記第２サブ複合層中の少なくとも１層はそれぞれ２層の前記第１サブ複合層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、前記第１サブ複合層は前記第２サブ複合層よりも厚さが厚い複合層を含み、前記第１および第２サブ複合層は、ケイ素酸化物(酸化ケイ素)、ケイ素炭化物(炭化ケイ素)、ケイ素窒化物(窒化ケイ素)、アルミニウム窒化物(窒化アルミニウム)およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質と；マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質との混合物から形成されたことを特徴とする。上述した実施状態の内容全体が適用されるので、具体的な説明は省略する。

このように、前記厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満である第２サブ複合層が第１サブ複合層の間に位置することにより、ガス遮断性、水分に対する安定性、すなわち水分遮断性、光透過度が向上する。これはマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、バリウム、これらの酸化物またはフッ化物の使用量が多くない場合にもガス遮断性が増加することから分かるように、従来使用されていた無機物の水分に対する安定性または撥水性を増加させたり、水分の浸透時に従来の無機物層から発生する応力を低減させ、無機物のガス遮断性を極大化させるものと考えられる。

また、前記厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満である第２サブ複合層が第１サブ複合層の間に位置することにより、繰り返される厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の第２サブ複合層の積層によって蒸着が周期的に初期化される効果が期待できる。すなわち、既存のＢａｒｉｘ（商標）フィルムの構造で有機層と無機層の繰り返しにより欠陥(ｄｅｆｅｃｔｓ)の成長や層間欠陥の連結を防止する効果を前記サブ複合層の微細積層構造により得ることができる。

ここで、第１サブ複合層と前記第２サブ複合層は構成無機物が同一であっても、異なっても良い。好ましくは第１サブ複合層と第２サブ複合層の構成無機物は互いに異なる。

本発明に係る複合層を含む複合フィルムは、有機または無機発光体、ディスプレイ装置、光起電装置のような電子デバイスに基板材、保護覆い、または包装材として用いることができる。

一方、本発明の他の実施形態として、２層以上の第１無機物層；および２層の前記第１無機物層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の１層以上の第２無機物層を含み、前記第１無機物層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質から形成され、前記第２無機物層は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質から形成されたことを特徴とする複合層を提供することができる。先に複合フィルムの複合層について説明した内容全体が本実施形態に適用されるので、具体的な説明は省略する。

また、本発明のまた他の実施形態として、２層以上の第１サブ複合層；および１層以上の第２サブ複合層を含み、前記第２サブ複合層中の少なくとも１層はそれぞれ２層の前記第１サブ複合層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、前記第１サブ複合層は前記第２サブ複合層よりも厚さが厚く、前記第１および第２サブ複合層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質と；マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質との混合物から形成されたことを特徴とする複合層を提供することができる。複合フィルムの複合層について説明した内容全体が本実施状態に適用されるので、具体的な説明は省略する。

このように、複合フィルムのように別途の基材層を含むことなく、複合層自体を電子デバイスに適用して電子デバイスの保護層として用いることもできる。具体的に、基材層なく複合層自体を有機または無機発光体、ディスプレイ装置、光起電装置のような電子デバイスに保護覆いまたは包装材として用いることができる。

以下では、図１〜４を参照して本発明に係る複合フィルムについて詳しく説明する。

図１に示すように、本発明に係る複合フィルムの複合層１５０は、一対の第１無機物層１１１、１１２と；一対の第１無機物層１１１、１１２の間に備えられる第２無機物層１２０を含む。

図２に示すように、本発明に係る複合フィルム２５０は、基材層２１０と；基材層２１０の上に備えられた複合層１５０を含む。

図３に示すように、本発明に係る複合フィルム３５０は、基材層２１０と；基材層２１０の上に備えられた第１コーティング層３１２と；第１コーティング層３１２の上に備えられた複合層１５０と；複合層１５０の上に備えられた第２コーティング層３１１を含む。

図４に示すように、本発明に係る複合フィルム４５０は、図２に示された２枚の複合フィルム２５０と；２枚の複合フィルム２５０の間に備えられた接着剤層４１０を含む。

以下、本発明の実施例によって本発明についてより詳しく説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

(実施例１)
プラスチック基材層としては厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム(Ａ４３００、Ｔｏｙｏｂｏ社製)を使用した。前記プラスチック基材層の上面にテトラエトキシシラン３２.５重量部とグリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン６４.０重量部を主成分とするシラン系のゾル状溶液をコーティングし、１２０℃で１０分間熱硬化して約０.６μｍ厚さのコーティング層を形成した。前記コーティング層の上面にアルゴンと酸素の混合ガスを蒸着装備に供給しつつスパッタリング法を用いてＳｉＯ₂からなる第１無機物層を１７ｎｍ厚さに蒸着し、前記ＳｉＯ₂からなる第１無機物層の上にＡｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を１ｎｍ厚さに蒸着し、前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層の上にさらにＳｉＯ₂からなる第１無機物層を１２ｎｍ厚さに蒸着して複合層を形成した。前記複合層の上に前記シラン系のゾル状溶液を基材層の上面と同じ過程でコーティングし熱硬化することにより、外側コーティング層を形成させて複合フィルムを製造した。水分透過度はＬｙｓｓｙ社製のＬ８０-５０００を使用して評価し、光透過度はＶａｒｉａｎ社製のＣａｒｙ３Ｅを使用して測定し、下記表１に示す。

(比較例１)
複合層を蒸着せず、プラスチック基材(Ａ４３００、Ｔｏｙｏｂｏ社製)だけを使用して水分透過度および光透過度を測定した。

(比較例２)
３層を全てＳｉＯ₂から形成したことを除いては実施例１と同様の方法で複合フィルムを製造して水分透過度および光透過度を測定した。

(実施例２)
プラスチック基材層としては厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム(Ａ４３００、Ｔｏｙｏｂｏ社製)を使用した。前記プラスチック基材層の上面にテトラエトキシシラン４０.０重量部とグリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン５６.５重量部を主成分とするシラン系のゾル状溶液をコーティングし、１２０℃で１０分間熱硬化して約０.８μｍ厚さのコーティング層を形成した。前記コーティング層の上面にアルゴンと酸素の混合ガスを蒸着装備に供給しながらスパッタリング法を用いてＳｉＯ₂からなる第１無機物層を３２ｎｍ厚さに蒸着し、前記ＳｉＯ₂からなる第１無機物層の上にＡｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を４ｎｍ厚さに蒸着し、前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層の上にさらにＳｉＯ₂からなる第１無機物層を２６ｎｍ厚さに蒸着して複合層を形成した。前記複合層の上に前記シラン系のゾル状溶液を基材層の上面と同じ過程でコーティングし熱硬化することにより、外側コーティング層を形成させて複合フィルムを製造した。水分透過度はＬｙｓｓｙ社製のＬ８０-５０００を使用して評価し、光透過度はＶａｒｉａｎ社製のＣａｒｙ３Ｅを使用して測定し、下記表２に示す。

(比較例３)
前記実施例２で、前記プラスチック基材層の上に形成された前記ＳｉＯ₂からなる第１無機物層の上にＡｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を形成せず、ＳｉＯ₂からなる第１無機物層を３０ｎｍ厚さに蒸着することを除いては前記実施例２と同様の方法で複合フィルムを製造して水分透過度および光透過度を測定した。

(比較例４)
前記実施例２で、前記プラスチック基材層の上に形成された前記ＳｉＯ₂からなる第１無機物層の上にＡｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を４５ｎｍ厚さに蒸着し、前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層の上にＳｉＯ₂からなる第１無機物層を形成しないことを除いては前記実施例２と同様の方法で複合フィルムを製造して水分透過度および光透過度を測定した。

前記表１および表２にて実施例１および２と比較例１〜４とを比較すると、実施例１および２の場合は、水分透過度は低く光透過度が高いことから優れた水分遮断性および光透過度が提供できることが分かる。実施例１および２で、第２無機物層のＡｌ₂Ｏ₃は第１無機物層の酸化ケイ素と反応して水分による第１無機物層の酸化ケイ素層の解体を減らし、全体複合フィルムの水分に対する安定性を増加させる作用をするものと見られる。これにより優れたガス遮断性を提供できる。

(実施例３)
前記実施例１と同一のプラスチックフィルムの上に前記実施例１と同様にコーティング層を形成し、前記コーティング層の上面にスパッタリング法を用いてアルゴン、酸素、窒素の混合ガスを流しつつＳｉ₃Ｎ₄からなる第１無機物層を３５ｎｍ厚さに蒸着し、前記Ｓｉ₃Ｎ₄からなる第１無機物層の上にＡｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を２ｎｍ厚さに蒸着し、前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層の上にＳｉ₃Ｎ₄からなる第１無機物層を３７ｎｍ厚さに蒸着して複合層を形成した。前記複合層の上に前記実施例１と同様に外側コーティング層を形成して複合フィルムを製造した。

(実施例４)
前記実施例１と同一のプラスチックフィルムの上に前記実施例１と同様にコーティング層を形成し、前記コーティング層の上面にアルゴン、酸素、窒素の混合ガスを流しつつスパッタリング法を用いてＳｉＯ₂からなる無機物層を１５ｎｍ厚さに蒸着し、前記ＳｉＯ₂からなる第１無機物層の上にＣａＦ₂からなる第２無機物層を２ｎｍ厚さに蒸着し、前記ＣａＦ₂からなる第２無機物層の上にＳｉ₃Ｎ₄からなる第１無機物層を５０ｎｍ厚さに蒸着して複合層を形成した。前記複合層の上に前記実施例１と同様に外側コーティング層を形成して複合フィルムを製造した。

(比較例５)
前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層を形成しないことを除いては、実施例３と同様の方法で複合フィルムを製造した。

(比較例６)
前記Ａｌ₂Ｏ₃からなる第２無機物層の厚さが６ｎｍであることを除いては、実施例３と同様の方法で複合フィルムを製造した。

(比較例７)
ＣａＦ₂からなる第２無機物層を形成しないことを除いては、実施例４と同様の方法で複合フィルムを製造した。

(比較例８)
ＣａＦ₂からなる第２無機物層の厚さが８ｎｍであることを除いては、実施例４と同様の方法で複合フィルムを製造した。

前記実施例３および４と比較例５〜８で製造された複合フィルムの構成は下記表３の通りである。

(実験例：カルシウムセルを使用した水分透過度の評価)
水分透過度を測定するために図５に示した構造のカルシウムセルを作製した。前記各実施例３および４と、比較例５〜８で製造した複合フィルムを基板材として用いて約５０ｎｍ厚さのカルシウムを積層し、覆い板としてはガラス板を用いた。

前記カルシウムセルにおいて、初期に不透明なカルシウムは、時間の経過により空気中の水分と酸素がプラスチック基板材を通じて浸透しながら段々と酸化されて透明となる。したがって、カルシウムセルにおいて黒い部分が多く残っているほど基板材として用いた前記複合フィルムのガス遮断性能に優れることを示す。

図６により、実施例３で第２無機物層として厚さが２ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層を、第１無機物層として窒化ケイ素層を使用した場合にガス遮断性が増加することが分かる。比較例５は第２無機物層がない場合であり、比較例６は第２無機物層の厚さが５ｎｍ以上である場合であってガス遮断性が低下することが分かる。図７により、実施例４で第２無機物層として厚さが２ｎｍのＣａＦ₂層を使用した場合に、フッ素の作用によって既に蒸着された第１無機物層の酸化ケイ素層において構造が弱い部分をエッチングして除去したり、蒸着過程で発生しやすい極微細欠陥の撥水性を増加させることにより、従来使用されていた無機物層よりも画期的に向上した水分安定性が得られることを確認することができる。さらに水分との反応性が良いカルシウムは、浸透した水分の移動を低下させることにより、無機物層の水分遮断性をより増加させる作用をする。比較例７は第２無機物層がない場合であり、比較例８は第２無機物層の厚さが５ｎｍ以上である場合であってガス遮断性が低下することが分かる。

Claims

基材層；
前記基材層の少なくとも一面に備えられた有機無機複合物層；
前記有機無機複合物層上に形成された、複合層として、２層以上の第１無機物層および２層の前記第１無機物層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満の１層以上の第２無機物層を含む複合層を含み、
前記第１無機物層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質から形成され、
前記第２無機物層は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質から形成され、
前記複合層の一面または両面に備えられたコーティング層をさらに含む複合フィルムであって、
前記コーティング層は、ゾル-ゲル系コーティング液組成物から形成される複合フィルム。
前記第２無機物層の厚さは、０.１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の複合フィルム。
前記第２無機物層の厚さは０.５ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合フィルム。
基材層；
前記基材層の少なくとも一面に備えられた有機無機複合物層；および
前記有機無機複合物層上に備えられ、２層以上の第１サブ複合層および１層以上の第２サブ複合層を含む複合層として、前記第２サブ複合層中の少なくとも１層はそれぞれ２層の前記第１サブ複合層の間に位置し、厚さが０ｎｍより大きく５ｎｍ未満であり、前記第１サブ複合層は前記第２サブ複合層より厚さが厚い複合層を含み、
前記第１および第２サブ複合層は、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物およびＩＴＯの中から選択された１種以上の物質と；マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、バリウム、これらの酸化物およびフッ化物の中から選択された１種以上の物質との混合物から形成され、
前記複合層の一面または両面に備えられたコーティング層をさらに含む複合フィルムであって、
前記コーティング層は、ゾル-ゲル系コーティング液組成物から形成される複合フィルム。
前記第２サブ複合層の厚さは０.１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項４に記載の複合フィルム。
前記第２サブ複合層の厚さは０.５ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項４または５に記載の複合フィルム。
前記複合層の厚さは１０〜５０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の複合フィルム。
前記複合層の厚さは１０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の複合フィルム。
前記ケイ素酸化物はＳｉＯ_x(ｘは１.０〜２.５の実数)、前記ケイ素炭化物はＳｉＣ、前記ケイ素窒化物はＳｉＯ_aＮ_b(ａとｂの合計は１.０〜２.５の実数)、前記アルミニウム窒化物はＡｌＯ_cＮ_d(ｃとｄの合計は１.０〜２.０の実数)であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の複合フィルム。
前記基材層は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポリアリレートおよびエポキシ樹脂の中から選択された１種以上の物質から形成されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の複合フィルム。
前記ゾル-ゲル系コーティング液組成物は、有機シランおよび金属アルコキシドを含む請求項１〜１０のいずれかに記載の複合フィルム。
請求項１〜１１のいずれかに記載の複合フィルムを含む電子デバイス。
前記複合フィルムは基板材、保護覆い又は包装材として用いられることを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイス。
前記電子デバイスは、有機または無機発光体、ディスプレイ装置、または光起電装置であることを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイス。