TW201805072A - 氣體阻障性膜、光學膜及可撓性顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種能夠抑制黏結及捲繞偏移之氣體阻障性膜及使用此之光學膜等。
本發明之解決手段，係提供氣體阻障性膜100，其具備可撓性基材10及形成在可撓性基材10的至少一表面上之無機薄膜層20。氣體阻障性膜100的一表面與另一表面之間的靜止摩擦係數為0.85以上2.0以下。將從氣體阻障性膜100切取之50mm四方部分，以該部分的中央部接觸水平面之方式載置在水平面上時，從水平面起算至該部分的四角落為止的距離之平均值為2mm以下。

Description

氣體阻障性膜、光學膜及可撓性顯示器
本發明係與氣體阻障性膜、光學膜、及可撓性顯示器相關。
先前，已知使用在有機EL顯示器等之氣體阻障性膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2013/147090號公報
[專利文獻2]日本特開2014-168934號公報
[專利文獻3]日本特開2003-195271號公報
但是，先前的氣體阻障性膜，已明白在捲繞成為捲物之後，捲物內之薄膜間容易產生黏附而引起黏結；以及在捲繞成為捲物時，薄膜的端面位置容易在軸向偏移而引起捲繞偏移。
本發明係鑒於上述課題而進行者，其目的係提供一種能夠抑制黏結及捲繞偏移之氣體阻障性膜及使用其之光學膜等。
本發明之氣體阻障性膜，係具備可撓性基材、及形成在前述可撓性基材的至少一表面上的無機薄膜層之氣體阻障性膜。而且，前述氣體阻障性膜的一表面與另一表面之間的靜止摩擦係數為0.85以上且2.0以下，將從氣體阻障性膜切取之50mm四方的部分，以該部分的中央部接觸水平面之方式載置在水平面上時，從前述水平面起算至該部分的四角落為止的距離平均值為2mm以下。
在此，使用白色干涉顯微鏡觀察前述氣體阻障性膜的任一表面時，算術平均粗糙度Ra能夠為3nm以上。
又，前述氣體阻障性膜在40℃ 90%RH之水蒸氣透過度，能夠為0.1g/m2/day以下、亦能夠為0.001g/m2/day以下。
而且，前述無機薄膜層能夠含有矽原子、氧原子、及碳原子。
本發明之光學膜，係具備上述的氣體阻障性膜、λ/4相位差膜、及直線偏光片層。
在此，上述光學膜係能夠進一步具備λ/2相位差膜。
又，前述λ/4相位差膜能夠具有逆波長分 散性。
而且，在上述氣體阻障性膜，前述可撓性基材能夠為λ/4相位差膜。又，前述可撓性基材能夠具有逆波長分散性。
本發明之其它光學膜，係具備上述的氣體阻障性膜、及直線偏光片層。
在此，光學膜能夠進一步具備λ/2相位差膜。
而且，光學膜係能夠進一步具備設置在前述氣體阻障性膜的另一表面上之黏接著劑層。
在此，在85℃ 85%RH環境下保管500hr後，氣體阻障性膜與前述黏接著劑層之間的接著強度，能夠為500gf/10mm以上。
又，前述黏接著劑層的面內方向之水擴散係數，在60℃ 90%RH環境下能夠為0.05mm2/hr以下。
本發明之可撓性顯示器，係具備上述的氣體阻障性膜或光學膜。
依照本發明，能夠提供一種可抑制黏結及捲繞偏移之氣體阻障性膜及使用其之光學膜等。
5‧‧‧黏接著劑層
10‧‧‧可撓性基材
20‧‧‧無機薄膜層
30‧‧‧λ/4相位差膜
40‧‧‧直線偏光片層
50‧‧‧λ/2相位差膜
80‧‧‧黏接著劑層
100‧‧‧氣體阻障性膜
200、300‧‧‧光學膜
1000‧‧‧可撓性顯示器
第1圖(a)及(b)係本發明的實施形態之氣體阻障性膜的剖面示意圖。
第2圖(a)及(b)係本發明的實施形態之光學膜的剖面示意圖。
第3圖(a)及(b)係本發明的實施形態之另一光學膜的剖面示意圖。
第4圖係本發明的實施形態之可撓性顯示器的剖面示意圖。
以下，參照圖式說明本發明的實施形態。
本實施形態之氣體阻障性膜100，係如第1圖(a)及(b)所顯示，具備可撓性基材10、及形成在可撓性基材10的至少一表面上之無機薄膜層20。如第1圖(a)所顯示，無機薄膜層20可只有設置在可撓性基材10的一表面上，亦可如第2圖(b)所顯示，無機薄膜層20亦可設在可撓性基材10之雙方表面上。
(可撓性基材10)
可撓性基材10係能夠保持無機薄膜層20之可撓性薄膜。可撓性基材10的例子為樹脂膜，以無色透明的樹脂膜為佳。
樹脂的例子，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯樹脂；聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、環狀聚烯烴等聚烯烴樹脂；聚醯胺樹脂；聚碳酸酯樹脂；聚苯乙烯樹脂；聚乙烯醇樹脂；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的皂化物；聚丙烯腈樹脂；縮醛樹脂；聚醯亞胺樹脂； 聚醚硫醚(PES)，亦能夠按照必要組合使用該等的2種以上。該等之中，以配合透明性、耐熱性、線膨脹性等必要的特性，從聚酯樹脂、聚烯烴樹脂之中選擇使用為佳，以使用PET、PEN、環狀聚烯烴為較佳。
可撓性基材10可為未延伸的樹脂基材，亦可為將未延伸的樹脂基材進行單軸延伸、拉幅式逐次雙軸延伸、拉幅式同時雙軸延伸、管式同時雙軸延伸等習知的方法，在樹脂基材的流動方向(MD方向)、及/或與樹脂基材的流動方向為直角之方向(TD方向)延伸而成之延伸樹脂基材。
可撓性基材10，亦能夠為將上述樹脂之層層積2層以上而成之積層體。可撓性基材10具有複數層時，與無機薄膜層20直接接觸之層係能夠具有作為用以將其它層的表面平坦化的平坦化層的功能之層。平坦化層的例子係丙烯酸系UV硬化性樹脂等的樹脂層。
可撓性基材10的厚度，係能夠考慮製造氣體阻障性膜100時的安定性等而適當設定，由可撓性基材10即便在真空中亦容易搬運考量，以5至500μm為佳。而且，使用後述電漿CVD法形成無機薄膜層20時，可撓性基材10的厚度係以10至200μm為較佳，以15至100μm為更佳。
構成可撓性基材10之層，亦可為λ/4相位差膜、λ/2相位差膜等在面內之正交2成分的折射率為互相不同之相位差膜。作為相位差膜的材料，能夠例示纖維 素系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚芳香酯(polyarylate)系樹脂、聚酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、環狀烯烴系樹脂、液晶化合物的配向固化層等。尤其是因為成本上廉價且能夠取得均勻的薄膜，使用聚碳酸酯系樹脂膜較佳。作為製膜方法，係能夠使用溶劑澆鑄(solvent casting)法、能夠減小薄膜的殘留應力之精密擠製法等，但就均勻性而言，以使用溶劑澆鑄法較佳。延伸方法係沒有特別限制，能夠應用可得到均勻的光學特性之輥筒之間縱向單軸、拉幅機橫向單軸延伸等。
構成可撓性基材10之層為λ/4相位差膜時，在波長550nm的面內相位差Re(550)能夠為100nm至180nm，較佳為110nm至170nm，更佳為120nm至160nm。
構成可撓性基材10之層為λ/2相位差膜時，在波長550nm的面內相位差Re(550)能夠為220nm至320nm，較佳為240nm至300nm，更佳為250nm至280nm。
可撓性基材10為相位差膜時，可顯示相位差值係按照測定光的波長而變大之逆波長分散性，亦可顯示相位差值係按照測定光的波長而變小之正波長分散特性，亦可顯示相位差值係按照測定光的波長而幾乎無變化之平順波長分散特性。
可撓性基材10為顯示逆波長分散性之相位差膜時，將可撓性基材10在波長λ的相位差記載為Re(λ)時，可撓性基材10係能夠滿足Re(450)/Re(550)<1及Re(650)/Re(550)>1。
又，從與無機薄膜層20等的密著性之觀點而言，可撓性基材10的表面亦可施行用以將其表面清潔之表面活性處理。作為此種表面活性處理，例如可舉出電暈處理、電漿處理、火焰處理。
(無機薄膜層20)
作為無機薄膜層20，能夠適當利用習知具有氣體阻障性之無機材料之層。無機材料的例子，係金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、金屬氧碳化物及含有該等之中至少2種之混合物。又，作為無機材料，亦能夠使用將上述薄膜層積層2層以上而成之多層膜。
尤其是從能夠發揮更高度的水蒸氣透過防止性能之觀點、以及從耐彎曲性、製造容易性及低製造成本之觀點而言，無機薄膜層20係以至少含有矽原子(Si)、氧原子(O)、及碳原子(C)為佳。
此時，無機薄膜層20係能夠以通式SiOαCβ所表示的化合物為主成分。在此，所謂「主成分」，係相對於材質的全部成分之質量，該成分的含量為50質量%以上，以70質量%以上為佳，較佳為90質量%以上。在該通式，α係選自小於2的正數，β係選自小於2的正數。在前述的通式之α及β的一個以上，在無機薄膜層20的厚度方向可為一定值，亦可為變化值。α及β的數值在厚度方向產生變化時，例如有α及β的數值係各自具有在無機薄膜層20的厚度方向周期地重複增減的性質之情況。從能夠 發揮高度的水蒸氣透過防止功能之觀點及顯現耐彎曲性之觀點而言，無機薄膜層20在厚度方向之矽分布曲線、氧分布曲線及碳分布曲線，較佳是碳分布曲線具有至少1個極值，而且相對於Si、O及C的總原子數，碳的原子數比之平均值為11at%以上且21at%以下。
而且無機薄膜層20，亦可含有矽原子、氧原子及碳原子以外的元素，例如亦可含有氫原子、氮原子、硼原子、鋁原子、磷原子、硫原子、氟原子及氯原子之中一個以上的原子。
無機薄膜層20係除了矽原子、氧原子及碳原子以外，亦含有氫原子時，較佳是以通式SiOαCβHγ表示的化合物為主成分。在此，所謂「主成分」，係相對於材質的全部成分之質量，該成分的含量為50質量%以上，以70質量%以上為佳，較佳為90質量%以上。在該通式，α係選自小於2的正數，β係選自小於2的正數，γ係選自小於6的正數。在前述通式之α、β及γ的一個以上，在前述薄膜層的厚度方向可為一定值，亦可為變化值。
將碳原子(C)對無機薄膜層中的矽原子(Si)之平均原子數比以C/Si表示時，從提高緻密性且減少微細的空隙、龜裂等缺陷之觀點而言，無機薄膜層20係以在0.10<C/Si<0.70的範圍為佳，上限值較佳為小於0.65，更佳為小於0.50，又，下限值較佳為大於0.15。上述範圍係以在0.20<C/Si<0.40的範圍為更佳，以在0.25<C/Si<0.35的範圍為特佳。
又，將氧原子(O)對薄膜層中的矽原子(Si)之平均原子數比以O/Si表示時，從提高緻密性且減少微細的空隙、龜裂等的缺陷之觀點而言，無機薄膜層20係以在1.40<O/Si<1.90的範圍為佳，以在1.50<O/Si<1.90的範圍為較佳，以在1.50<O/Si<1.85的範圍為更佳，以在1.60<O/Si<1.80的範圍為又更佳，以在1.65<O/Si<1.75的範圍為特佳。
又，平均原子數比C/Si及O/Si，係在下述條件下進行XPS深度剖析(depth profile)測定，從所得到的矽原子、氧原子及碳原子的分布曲線，求取各原子在厚度方向之平均原子濃度之後，能夠算出平均原子數比C/Si及O/Si。
<XPS深度剖析測定>
蝕刻離子種：氬(Ar+)
蝕刻速率(SiO2熱氧化膜換算值)：0.05nm/sec
蝕刻間隔(SiO2換算值)：10nm
X射線光電子分光裝置：Thermo Fisher Scientific公司製、機種名「VG Theta Probe」
照射X射線：單結晶分光AlK α
X射線的光點及其尺寸：800×400μm的橢圓形
對無機薄膜層表面進行紅外分光測定(ATR法)時無機薄膜層20，存在於950至1050cm-1的尖峰強度(I1)、與存在於1240至1290cm-1的尖峰強度(I2)之強度比，可為滿足下述式(2)之範圍。
0.01≦I2/I1<0.05 (2)
從紅外分光測定(ATR法)所算出的尖峰強度比I2/I1，係能夠認為是表示無機薄膜層20中Si-CH3對Si-O-Si之相對比例。滿足式(2)表示的關係之無機薄膜層20，因為緻密性較高、微細的空隙、龜裂等缺陷較少，所以能夠認為成為具有優異的氣體阻障性且具有優異的耐衝撃性者。針對尖峰強度比I2/I1的範圍，從將無機薄膜層20的緻密性保持為較高之觀點而言，係以0.02≦I2/I1<0.04的範圍為佳。
而且，滿足上述尖峰強度比I2/I1的範圍時，氣體阻障性膜100變成容易適當滑動且較不容易產生黏結。相反地，I2/I1較大亦即Si-C太多時，彎曲性較差且有不容易滑動之傾向，又，I2/I1較小亦即Si-C太少時，亦有彎曲性降低之傾向。
無機薄膜層20表面的紅外分光測定，係能夠藉由具備將鍺結晶使用在稜鏡的ATR附件(PIKE MIRacle)之傅立葉(Fourier)變換型紅外分光光度計(日本分光製、FT/IR-460Plus)測定。
對無機薄膜層表面進行紅外分光測定(ATR法)時，無機薄膜層20之存在於950至1050cm-1的尖峰強度(I1)、與存在於770至830cm-1的尖峰強度(I3)之強度比，可在下述式(3)的範圍。
0.25≦I3/I1≦0.50 (3)
從紅外分光測定(ATR法)算出的尖峰強度比I3/I1，係能夠認為是表示無機薄膜層20中Si-C、Si-O等對Si-O-Si之相對比例。滿足式(3)表示的關係之無機薄膜層，因為保 持較高的緻密性同時能夠將碳導入，所以能夠認為成為耐彎曲性優異且耐衝撃性優異者。針對尖峰強度比I3/I1的範圍，從保持無機薄膜層的緻密性與耐彎曲性的平衡之觀點而言，以0.25≦I3/I1≦0.50的範圍為佳，以0.30≦I3/I1≦0.45的範圍為較佳。
對薄膜層表面進行紅外分光測定(ATR法)時，前述薄膜層之存在於770至830cm-1的尖峰強度(I3)、與存在於870至910cm-1的尖峰強度(I4)之強度比，可在下述式(4)的範圍。
0.70≦I4/I3<1.00 (4)
從紅外分光測定(ATR法)算出的尖峰強度比I4/I3，係能夠認為是表示與無機薄膜層20中的Si-C有關聯之尖峰之間的比率。滿足式(4)表示的關係之無機薄膜層，因為保持較高的緻密性同時能夠將碳導入，所以能夠認為成為耐彎曲性優異且耐衝撃性優異者。針對尖峰強度比I4/I3的範圍，從保持無機薄膜層的緻密性與耐彎曲性的平衡之觀點而言，以0.70≦I4/I3<1.00的範圍為佳，以0.80≦I4/I3<0.95的範圍為較佳。
從將無機薄膜層彎曲時不容易產生裂紋之觀點而言，無機薄膜層20的厚度係以5至3000nm為佳。而且，使用輝光放電電漿藉由電漿CVD法形成薄膜層時，因為通過基材放電同時形成前述薄膜層，以10至2000nm為較佳，以100至1000nm為更佳。
無機薄膜層20之平均密度，可為1.8g/cm3 以上之高密度。又，無機薄膜層的「平均密度」，係從藉由拉塞福(Rutherford)後方散射法(Rutherford Backscattering Spectrometry：RBS)求得之矽的原子數、碳的原子數、氧的原子數、以及藉由氫前方散射法(Hydrogen Forward scattering Spectrometry：HFS)求得之氫的原子數，計算測定範圍之薄膜層的重量，再除以測定範圍的薄膜層之體積(離子射束的照射面積與膜厚之乘積)而求取。藉由無機薄膜層20具有1.8g/cm3以上的密度，無機薄膜層20係具有緻密性高、微細的空隙或龜裂等缺陷少之構造。而且，無機薄膜層係由矽原子、氧原子、碳原子及氫原子所構成時，無機薄膜層的平均密度較佳為小於2.22g/cm3。
此種含有矽原子、氧原子及碳原子的無機材料之層，係以藉由化學氣相成長法(CVD法)形成為佳，尤其是以藉由使用輝光放電電漿等之電漿化學氣相成長法(PECVD法)形成為較佳。
原料氣體的例子，係含有矽原子及碳原子之有機矽化合物。此種有機矽化合物的例子為六甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、乙烯基三甲基矽烷、甲基三甲基矽烷、六甲基二矽烷、甲基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷、二乙基矽烷、丙基矽烷、苯基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、八甲基環四矽氧烷。該等有機矽化合物之中，從化合物的操作性及所得到的無機薄膜層20之氣體阻障性等特性的觀點 而言，係以六甲基二矽氧烷、1,1,3,3-四甲基二矽氧烷為佳。又，該等有機矽化合物係能夠單獨使用1種或組合使用2種以上。
又，上述原料氣體，能夠適當選擇可與上述原料氣體反應形成氧化物、氮化物等無機化合物之反應氣體進行混合。作為用以形成氧化物之反應氣體，例如能夠使用氧、臭氧。又，作為用以形成氮化物之反應氣體，例如能夠使用氮、氨。該等反應氣體係能夠單獨使用1種或組合使用2種以上，例如形成氧氮化物時，能夠將用以形成氧化物之反應氣體與用以形成氮化物之反應氣體組合使用。原料氣體與反應氣體的流量比係能夠按照成膜之無機材料的原子比適當調節。
為了能夠將上述原料氣體供給至真空處理室內，亦可按照必要使用攜行氣體。而且，為了產生電漿放電，亦可按照必要使用放電用氣體。作為此種攜行氣體及放電用氣體，能夠使用適當的習知物，例如能夠使用氦、氬、氖、氙等稀有氣體及氫氣。
又，真空處理室內的壓力(真空度)，係能夠按照原料氣體的種類等適當調整，以設為0.5Pa至50Pa的範圍為佳。
在本實施形態之氣體阻障性膜100，氣體阻障性膜100的一表面與另一表面之間的靜止摩擦係數為0.85以上且2.0以下。
靜止摩擦係數係將具有上面及下面之氣體 阻障性膜100分割成為2片，使第1片氣體阻障性膜的上面與第2片氣體阻障性膜100的下面接觸進行測定靜止摩擦係數即可。靜止摩擦係數係能夠依據JIS P 8147的傾斜法，在溫度23℃、濕度50RH%的環境下進行測定。
為了調整靜止摩擦係數，係調節氣體阻障性膜100的兩面之表面粗糙度即可。例如第1圖(a)，無機薄膜層20係只設置在可撓性基材10的一面時，調節無機薄膜層20的露出面之表面粗糙度、與可撓性基材10的露出面之表面粗糙度即可。如第1圖(b)，無機薄膜層20係設置在可撓性基材10的雙面時，調節一方的無機薄膜層20的露出面之表面粗糙度、與另一方的無機薄膜層20的露出面之表面粗糙度即可。將氣體阻障性膜100的至少一面之表面粗糙度增大時，表背面間的靜止摩擦係數有變小之傾向。
無機薄膜層20的表面粗糙度，係例如能夠按照在無機薄膜層20的成膜條件之真空處理室內的壓力(真空度)、成膜厚度等條件、無機成膜層的組成及密度(緻密性)、成膜速度而調節。特別是藉由適當控制真空處理室內的壓力調節無機薄膜層的密度，以調節表面粗糙度為佳。如第1圖(b)，無機薄膜層20係設置在可撓性基材10的雙面時，藉由只調節一方的無機薄膜層之密度而將表面粗糙度設定成為3nm以上，能夠兼具防黏結與防水蒸氣透過之功能。又，無機薄膜層20的表面粗糙度，亦能夠藉由調節當作基底之可撓性基材10的表面粗糙度、配置在無機 薄膜層20與可撓性基材10之間之中間層的表面粗糙度來調節。
調節可撓性基材10的表面粗糙度，係進行電暈處理等處理即可。
無機薄膜層20表面之算術平均粗糙度Ra，係能夠為3nm以上。算術平均粗糙度Ra係能夠藉由將氣體阻障性膜貼附在附黏著劑的環氧樹脂板之後，使用白色干涉顯微鏡觀察其表面而得到。所謂算術平均粗糙度Ra，係依據JIS B0601 2001之算術平均粗糙度。
又，在本實施形態之氣體阻障性膜100，將從氣體阻障性膜100切取50mm四方的部分，以該部分之中央部接觸水平面之方式載置時，從水平面至翹起之四角落為止之距離的平均值為2mm以下。
該平均值係能夠如以下進行而測定。首先，將氣體阻障性膜100在溫度23℃、濕度50RH%的條件下保持48小時。其次，從該氣體阻障性膜100切取50mm四方的部分而得到試樣。以試樣的中央部接觸水平面之方式將試樣載置在水平面上，得到從水平面起至4角落為止的距離合計4點。最後，得到該等4點的平均值。
為了減低氣體阻障性膜100的翹曲使平面性提升，使表背面的各無機薄膜層之應力平衡、或使一面的無機薄膜層與其下的塗佈層之應力平衡、或使無機薄膜層本身的殘留應力減低、以及將該等組合而使兩面的應力平衡即可。應力係能夠藉由無機薄膜層形成時的成膜壓 力、膜厚、塗佈層形成時的硬化收縮程度等進行調整。
氣體阻障性膜100在40℃ 90%RH之水蒸氣透過度，係能夠為0.1g/m2/day以下，亦可為0.001g/m2/day以下。水蒸氣透過度，係能夠使用在特開2005-283561號公報所揭示的裝置及方法進行測定。
使用本實施形態之氣體阻障性膜100時，在捲繞成為捲物之後，能夠抑制薄膜之間在捲物內產生黏附引起黏結、以及在捲繞成為捲物時薄膜的端面位置在軸向偏移引起捲繞偏移。其理由雖未明白，但是下列情形可能成為主要原因之一：藉由氣體阻障性膜100的平面性較高，在捲物的捲繞時在接觸面的應力之均勻性較高，不容易形成局部性應力較高的接觸部分，而能夠抑制黏結之情形；以及藉由氣體阻障性膜100的表背面間之靜止摩擦係數大到某種程度，使得薄膜之間不容易滑動而不容易產生捲繞偏移之情形。
(光學膜200)
接著，說明本發明的實施形態之光學膜200。
第2圖(a)的光學膜200，係依序具有黏接著劑層80、上述氣體阻障性膜100、黏接著劑層5、λ/4相位差膜30、黏接著劑層5、及直線偏光片層40。又，在氣體阻障性膜100的一面上之λ/4相位差膜30及直線偏光片層40之順序亦可相反。
第2圖(b)的光學膜200，係依序具有黏接著 劑層80、上述氣體阻障性膜100、黏接著劑層5、λ/4相位差膜30、黏接著劑層5、λ/2相位差膜50、黏接著劑層5、及直線偏光片層40。又，在氣體阻障性膜100的一面上之λ/4相位差膜30、λ/2相位差膜50及直線偏光片層40的順序係沒有特別限定，可為任意順序。
(黏接著劑層)
作為黏接著劑層5、80，例如可舉出黏著劑層、接著劑層等。
(黏著劑層)
黏著劑層，係以用以將光學膜200貼附在可撓性影像顯示元件之黏著劑為宜。作為黏著層的例子，可舉出丙烯酸系黏著劑、矽酮系黏著劑、環氧系黏著劑等。黏著劑層的厚度係例如設為5至100μm，較佳為5至50μm。又，在該黏著劑層表面，亦能夠貼合剝離膜至提供使用為止。
黏著劑層的面內方向之水擴散係數，係在60℃、濕度90%RH能夠為0.05mm2/hr。
又，在85℃ 85%RH環境下保管500hr後，氣體阻障性膜100與黏著劑層之間之依據JIS K 6854-2之接著強度，係能夠為500gf/10mm以上。
(接著劑層)
接著劑層，係以用以將薄膜之間貼附之接著劑為宜。作為接著劑層的例子，係例如聚乙烯醇系接著劑等水系接 著劑、陽離子聚合系或自由基聚合系活性能量線硬化型接著劑。接著劑層的厚度係例如0.1至20μm，以0.2至10μm為佳，較佳為0.5至5μm。
又，在85℃ 85%RH環境下保管500hr後，氣體阻障性膜100與接著劑層之間之依據JIS K 6854-2之接著強度，係能夠為500gf/10mm以上。
(λ/4相位差膜)
λ/4相位差膜30係發揮作為λ/4板之功能，亦即，對入射光在進相軸與遲相軸之間賦予π/2(=λ/4)的相位差之薄膜。
λ/4相位差膜30在550nm波長之面內相位差Re(550)能夠為100nm至180nm，較佳為110nm至170nm，更佳為120nm至160nm。
λ/4相位差膜30的厚度，係能夠以可得到作為λ/4板的最適當功能之方式設定。換言之，係厚度能夠以可得到所需要的面內相位差之方式設定。厚度係能夠為1μm至80μm，亦能夠為10μm至60μm，亦能夠為30μm至50μm。
作為λ/4相位差膜30的材料，能夠例示纖維素系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚芳香酯(polyarylate)系樹脂、聚酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碸、聚醚碸、環狀烯烴聚合物、液晶化合物的配向固化層等。尤其是因為成本上廉價且能夠取得均勻的薄膜，以使用聚碳酸酯系樹脂膜 為佳。作為製膜方法，能夠使用溶劑澆鑄法、能夠減小薄膜的殘留應力之精密擠製法等，就均勻性而言，以使用溶劑澆鑄法為佳。延伸方法係沒有特別限制，能夠應用可得到均勻的光學特性之輥筒之間縱向單軸、拉幅機橫向單軸延伸等。
λ/4相位差膜30，可顯示相位差值係按照測定光的波長而變大之逆波長分散性，亦可顯示相位差值係按照測定光的波長而變小之正波長分散特性，亦可顯示相位差值係按照測定光的波長而幾乎無變化之平順波長分散特性。
λ/4相位差膜30係顯示逆波長分散性時，具有提升視野角補償之效果。此時，將λ/4相位差膜30在波長λ的面內相位差記載為Re(λ)時，能夠滿足Re(450)/Re(550)<1及Re(650)/Re(550)>1。
(λ/2相位差膜50)
λ/2相位差膜50係發揮作為λ/2板的功能，亦即對入射光在進相軸與遲相軸之間賦予π(=λ/2)的相位差之薄膜。
λ/2相位差膜50在波長550nm的面內相位差Re(550)係能夠為220nm至320nm，較佳為240nm至300nm，更佳為250nm至280nm。
λ/2相位差膜50的厚度，係能夠以可得到作為λ/2板的最適當功能之方式設定。換言之，厚度係能 夠以可得到所需要的面內相位差之方式設定。具體而言，厚度能夠為1μm至80μm，亦能夠為10μm至60μm，亦能夠為30至50μm。
λ/2相位差膜50的材料和製法，係能夠設為與λ/4相位差膜30同樣。
(直線偏光片層40)
直線偏光片層40係具有直線偏光功能之薄膜。此種直線偏光片層40的例子，係吸附具有吸收異方性的色素之延伸膜、或塗佈具有吸收異方性的色素之薄膜。具有吸收異方性之色素的例子，係碘等二色性色素，基材的例子係聚乙烯醇系樹脂。
吸附具有吸收異方性的色素之延伸膜之製法的1個例子，係能夠介由接著劑以透明保護膜將經過下列步驟製成的偏光片之至少一面包挾而製造，該等步驟係包含：將聚乙烯醇系樹脂膜進行單軸延伸之步驟；藉由使用二色性色素將聚乙烯醇系樹脂膜染色而使其吸附該二色性色素之步驟；將吸附二色性色素之聚乙烯醇系樹脂膜使用硼酸水溶液處理之步驟；及使用硼酸水溶液處理後，進行水洗之步驟。
直線偏光片層40的厚度可設為5至40μm，亦能夠設為5至30μm。
直線偏光片層40的一面或兩面，亦能夠具有三乙酸纖維素等保護膜。
為了得到圓偏光，能夠以/4相位差膜30的進相軸與直線偏光片層40的透射軸成為45°交叉的方式，配置λ/4相位差膜30及直線偏光片層40。
在如第2圖(a)的光學膜200，除了氣體阻障功能以外，亦能夠藉由λ/4相位差膜30及直線偏光片層40賦予將直線偏光轉換成為圓偏光之功能。又，在如第2圖(b)的光學膜200，藉由進一步以預定角度設置λ/2相位差膜50，能夠對光學膜200賦予逆波長分散性。
又，因為使用能夠抑制黏結及捲繞偏移之氣體阻障性膜100，所以具有能夠得到無傷痕等的外觀不良、面品質良好的光學膜之效果。
(光學膜300)
接著，說明本發明的實施形態之光學膜300。
第3圖(a)的光學膜300，係依序具有黏接著劑層80、上述氣體阻障性膜100、黏接著劑層5、直線偏光片層40。在本實施形態，作為氣體阻障性膜100的可撓性基材10，係能夠使用上述光學膜200的λ/4相位差膜30。
第3圖(b)的光學膜300，係依序具有黏接著劑層80、上述氣體阻障性膜100、黏接著劑層5、λ/2相位差膜50、黏接著劑層5、直線偏光片層40。在本實施形態，作為氣體阻障性膜100的可撓性基材10，係能夠使用上述光學膜300的λ/4相位差膜30。又，在氣體阻障性膜100上之λ/2相位差膜50及直線偏光片層40的順序亦可 相反。
又，在第3圖(a)及(b)，係只有在氣體阻障性膜100之黏接著劑層80側的面設置無機薄膜層20，但是亦可以進一步在直線偏光片層40及λ/2相位差膜50側設置無機薄膜層20。
在如第3圖(a)的光學膜300，係除了氣體阻障功能以外，亦能夠藉由λ/4相位差膜30及直線偏光片層40賦予將直線偏光轉換成為圓偏光之功能。又，在如第2圖(b)的光學膜200，係能夠藉由以預定角度進一步設置λ/2相位差膜50，對光學膜300賦予逆波長分散性。
又，因為使用能夠抑制黏結及捲繞偏移之氣體阻障性膜100，所以能夠具有得到無傷痕等外觀不良、面品質良好的光學膜之效果。
(可撓性顯示器)
本實施形態之可撓性顯示器1000，係如第4圖顯示，具備可撓性影像顯示面板700及設置在可撓性影像顯示面板700表面上之氣體阻障性膜100。可撓性顯示器1000亦能夠採用光學膜200或光學膜300取代氣體阻障性膜100。
作為可撓性影像顯示面板700，係能夠使用習知的TFT等的液晶面板、有機EL面板。
較佳是利用光學膜200、300的黏接著劑層80將光學膜200、300固定在可撓性影像顯示面板700。亦可將黏接著劑層設置在氣體阻障性膜100的一面後貼附在 可撓性影像顯示面板700。
[實施例]
以下，藉由具體的實施例詳細說明本發明。使用以下的方法進行氣體阻障性膜的靜止摩擦係數測定、算術平均粗糙度Ra測定、水蒸氣透過度測定、平面性測定、捲物搬運性的評價及搬運後的外觀評價；黏接著劑層的調製、水擴散係數的評價及氣體阻障性膜與黏接著劑層的剝離強度測定；氣體阻障性膜的濕熱耐久試驗。
<氣體阻障性膜的靜止摩擦係數測定>
依據JIS P 8147的傾斜法測定氣體阻障性膜的靜止摩擦係數。在溫度23℃、濕度50%RH的環境下，將一方的氣體阻障性膜，以一方的面(A面)朝上之方式固定在傾斜台，將另外的氣體阻障性膜，以與上述A面相反的B面朝下之方式固定在砝碼用試片進行測定。
<氣體阻障性膜的算術平均粗糙度Ra之測定>
使氣體阻障性膜面固定在附有黏著劑的環氧樹脂板之後，使用白色干涉顯微鏡(Micromap、菱化系統公司製)在以下的條件下測定氣體阻障性膜的表面之算術平均粗糙度Ra。
[測定條件]
物鏡：10倍
數據點數：640×480點
<氣體阻障性膜的水蒸氣透過度之測定>
在溫度40℃、濕度90%RH的條件下，使用鈣腐蝕法(記載在特開2005-283561號公報之方法)測定氣體阻障性膜的水蒸氣透過度。
<氣體阻障性膜的平面性之評價>
將氣體阻障性膜100在溫度23℃、濕度50RH%的條件下保持48小時。其次，從該氣體阻障性膜100切取50mm四方的部分而得到試樣。以試樣的中央部接觸水平面之方式將試樣載置在水平面上，分別得到從水平面起算至4角落為止的距離。然後，得到所得到的4個距離之平均值。
<氣體阻障性膜的搬運性之評價>
準備寬度300mm至2000mm、長度100m以上的氣體阻障性膜之捲物，將薄膜從捲物捲出且在另外的芯管捲繞成為捲物狀。在該步驟，不產生黏結和捲繞偏移且捲出及捲繞無障礙時，評定為「良好」。產生黏結時評定為「黏結」，產生捲繞偏移時評定為「捲繞偏移」。
<搬運後的氣體阻障性膜的外觀之評價>
上述的搬運測試之後，從氣體阻障性膜切取210mm×297mm的矩形區域，藉由表面檢查燈(FY系列、Funatech公司製)進行全面目視確認、及藉由顯微鏡(品名Digital Microscope、HIROX公司製、物鏡35倍)進行全面觀察。無傷痕(搬運傷痕)時，判定為「外觀良好」，即便只確認一個傷痕(搬運傷痕)時，亦判定為「外觀不良」。
<黏著劑層的調製>
在丙烯酸共聚合樹脂(日本合成化學工業公司製、COPONYL N-7136)混合50wt%氧化鈣使其均勻分散後，塗佈在離型PET膜上並使其乾燥而製成厚度25μm的黏著劑層。將該黏著劑層在熱載台上以溫度100℃乾燥1小時。
<黏著劑層的水擴散係數之評價>
將鈣以厚度100nm蒸鍍在玻璃板上成為25mm×25mm的矩形後，將比矩形的鈣更大尺寸之矩形的黏著劑層，以超出矩形的鈣之外側均等寬度L的方式貼附之後，再將玻璃板貼附在黏著劑層上製成水擴散係數評價單元。將該水擴散係數評價單元，放入溫度60℃、濕度90%RH的恆溫恆濕槽，將矩形鈣的邊緣開始收縮之時間設為θ(hr)，將黏著劑層的各邊與鈣的各邊之間之距離(上述均等寬度)設為L(mm)時，從D=L2/6 θ的式算出而求取水擴散係數D(mm2/hr)。水擴散係數為0.03mm2/hr。
<氣體阻障性膜與黏著劑層之間之剝離強度的測定>
依據JIS K 6854-2實施氣體阻障性膜與黏著劑層之間的剝離強度測定。
使用黏著劑層，將2片氣體阻障性膜以氣泡不進入的方式貼附，得到氣體阻障性膜/黏著劑層/氣體阻障性膜的3層積層體。將該3層積層體靜置在溫度85℃、濕度85%RH的環境下500hr。隨後，使用接著劑將一方的氣體阻障性膜面固定在SUS板後，固定在拉伸試驗機的下側，將另一方的氣體阻障性膜折彎180度後固定在拉伸試驗機上側的夾頭，在溫度23℃、濕度50%RH的環境下，以拉伸速度2.5m/min剝離測定剝離強度。
<黏著劑層的濕熱耐久試驗>
在溫度23℃的手套工作箱(glove box)中(水分濃度10ppm以下)，將氣體阻障性膜與在熱載台上於溫度100℃使其乾燥1小時的黏著劑層，以氣泡不進入的方式積層，製成氣體阻障性膜/密封黏著薄膜的積層體。其次，將鈣以厚度100nm蒸鍍在玻璃板上成為25mm×25mm的矩形之後，將切取成為50mm×50mm的矩形之氣體阻障性膜/密封黏著薄膜的積層體之密封黏著膜，以鈣蒸鍍部的4邊與積層體的4邊分別平行之方式，在手套工作箱內以氣泡不進入的方式貼附在玻璃板，製成濕熱耐久試驗單元。以積層體的4邊與鈣的4邊之間之距離，各自成為12.5mm之方式貼附。
將所得到的濕熱耐久試驗單元，放入溫度60℃、濕度90%RH的恆溫恆濕槽靜置1000小時後，將單元取出，若未發生鈣蒸鍍面之點缺陷、透過率降低、邊緣 收縮(從4邊端部之透明化)之任一者時，判定為「未劣化」。
(無機薄膜層的製法1)
將可撓性基材安裝在真空處理室內的送出輥上，使真空處理室內成為1×10-3Pa以下後，在可撓性基材進行無機薄膜層的成膜。在用以形成無機薄膜層之電漿CVD裝置，係使一對輥狀電極表面各自密接可撓性基材同時進行搬運，在一對電極之間使其產生電漿，使原料在電漿中分解而在可撓性基材上形成無機薄膜層。前述的一對電極，係以磁束密度在電極及可撓性基材表面變高的方式將磁石配置在電極內部，電漿產生時電漿係高密度地被限制在電極及可撓性基材上。在無機薄膜層成膜時，係朝成為成膜區之電極間的空間導入100sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute(標準毫升/分鐘)、0℃、1氣壓基準)的六甲基二矽氧烷氣體、900sccm的氧氣，在電極輥之間供給0.6kW、頻率70kHz的交流電力，進行放電而使電漿產生。其次，以在真空處理室內的排氣口周邊之壓力成為1Pa之方式調節排氣量後，藉由電漿CVD法在可撓性基材上形成緻密的無機薄膜層。
由氧原子、矽原子、碳原子及氫原子構成所得到的無機薄膜層，進行紅外分光測定(FT-IR)時，從所得到的紅外吸收光譜，求取存在於950至1050cm-1的尖峰強度(I1)與存在於1240至1290cm-1的尖峰強度(I2)之吸收強度比(I2/I1)時，I2/I1=0.03。又，求取存在於950至1050cm-1 的尖峰強度(I1)與存在於770至830cm-1的尖峰強度(I3)之吸收強度比(I3/I1)時，I3/I1=0.37。又，求取存在於770至830cm-1的尖峰強度(I3)、與870至910cm-1的尖峰強度(I4)之吸收強度比(I4/I3)時，I4/I3=0.91。又，進行XPS深度剖析測定，從所得到的矽原子、氧原子及碳原子之分布曲線，求取各原子在厚度方向之平均原子濃度後，算出平均原子數比C/Si及O/Si，結果平均原子數比C/Si=0.65、O/Si=1.58。
(無機薄膜層的製法2)
除了將氧氣的供給量設為2000sccm、將供給至電極輥筒之間的交流電力設為0.8kW、以在真空處理室內的排氣口周邊之壓力成為3Pa的方式調整排氣量以外，與製法1同樣進行，在可撓性基材上形成無機薄膜層。進行無機薄膜層的XPS深度剖析測定，從所得到的矽原子、氧原子及碳原子之分布曲線，求取各原子在厚度方向之平均原子濃度後，算出平均原子數比C/Si及O/Si，結果平均原子數比C/Si=0.29、O/Si=1.74。
(無機薄膜層的製法3)
除了將氧氣的供給量設為1400sccm、將供給至電極輥筒之間之交流電力設為1.2kW、以在真空處理室內的排氣口周邊之壓力成為5Pa的方式調整排氣量以外，與製法1同樣進行，在可撓性基材上形成無機薄膜層。
(實施例1)
只使用算術平均粗糙度Ra為0.8nm的環烯烴聚合物膜(日本ZEON公司製、ZF16、厚度50μm：記載為COP1)作為可撓性基材，使用製法1將膜厚300nm的無機薄膜層A形成在其一面(A面)。無機薄膜層A的算術平均粗糙度Ra為1.2nm。其次，使用製法3將厚度300nm的無機薄膜層B形成在可撓性基材的另一面(B面)，得到氣體阻障性膜。以無機薄膜層A與無機薄膜層B的應力平衡之方式，調整成膜壓力及厚度，結果平面性為0.2mm。無機薄膜層B的算術平均粗糙度Ra為3.8nm。表背面間的靜止摩擦係數為1.6。
(實施例2)
在COP1的一面(A面)進行電暈處理後，使用透明UV硬化樹脂在該A面形成平坦化層(東亞合成UV3701、膜厚1.5μm、平均面粗糙度0.5nm)，得到具有2層之可撓性基材。使用製法1將膜厚850nm的無機薄膜層A形成在該可撓性基材的一面(具有平坦化層之A面)。平坦化層側的無機薄膜層A之算術平均粗糙度Ra為0.9nm。在製法3的條件下將膜厚850nm的無機薄膜層B形成在可撓性基材的另一面(B面)，得到氣體阻障性膜。以無機薄膜層A+平坦化層與無機薄膜層B的應力平衡之方式，調整成膜壓力及厚度，結果平面性為0.3mm。COP1側的無機薄膜層B之算術平均粗糙度Ra為4.5nm。表背面間的靜止摩擦係數為1.0。
(實施例3)
除了使用對環烯烴聚合物製的λ/4相位差膜(日本ZEON公司製、ZM16-138、厚度86μm、算術平均粗糙度Ra0.9nm：記載為COP2)的一面(A面)進行電暈處理後，使用UV硬化樹脂將平坦化層(東亞合成UV3701、膜厚1.5μm、平均面粗糙度0.5nm)形成在該A面而成之可撓性基材以外，與實施例2同樣進行。平坦化層側的無機薄膜層A之算術平均粗糙度Ra為0.9nm。COP2側的無機薄膜層B之算術平均粗糙度Ra為4.3nm。以無機薄膜層A+平坦化層與無機薄膜層B的應力平衡之方式，調整成膜壓力及厚度，結果平面性為0.4mm。
(實施例4)
在COP1的一面(A面)使用製法2形成膜厚220nm的無機薄膜層A。無機薄膜層A的算術平均粗糙度Ra為1.0nm。其次，使用製法3將厚度300nm的無機薄膜層B形成在COP1的另一面(B面)，得到氣體阻障性膜。以無機薄膜層A與無機薄膜層B的應力平衡之方式，調整成膜壓力及厚度，結果平面性為0.5mm。無機薄膜層B的算術平均粗糙度Ra為3.8nm。表背面間的靜止摩擦係數為0.9。
(比較例1)
除了COP1的兩面均在製法1的條件下形成無機薄膜 層A、B以外，與實施例1同樣進行。無機薄膜層A、B的算術平均粗糙度Ra為1.2nm。
(比較例2)
將PET膜(雙軸延伸、一面脫模處理、厚度75μm)作為可撓性基材，在製法1的條件下將膜厚500nm的無機薄膜層A形成在與PET薄膜之經脫模處理的面之相反面上。無機薄膜層A的算術平均粗糙度Ra為1.8nm。PET薄膜之經脫模處理的面之算術平均粗糙度Ra為3.0nm。
將條件及結果顯示在表1及表2。
Figure TW201805072AD00001
Figure TW201805072AD00002
10‧‧‧可撓性基材
20‧‧‧無機薄膜層
100‧‧‧氣體阻障性膜

Claims (17)

  1. 一種氣體阻障性膜，係具備可撓性基材及形成在前述可撓性基材的至少一表面上的無機薄膜層之氣體阻障性膜，前述氣體阻障性膜的一表面與另一表面之間的靜止摩擦係數為0.85以上2.0以下，將從前述氣體阻障性膜切取之50mm四方部分，以前述部分的中央部接觸水平面之方式載置在水平面上時，從前述水平面起算至前述部分的四角落為止的距離之平均值為2mm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體阻障性膜，其中使用白色干涉顯微鏡觀察前述氣體阻障性膜的任一表面時，算術平均粗糙度Ra為3nm以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體阻障性膜，其中前述氣體阻障性膜在40℃ 90%RH之水蒸氣透過度為0.1g/m2/day以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體阻障性膜，其中前述氣體阻障性膜在40℃ 90%RH之水蒸氣透過度為0.001g/m2/day以下。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之氣體阻障性膜，其中前述無機薄膜層含有矽原子、氧原子、及碳原子。
  6. 一種光學膜，係具備如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之氣體阻障性膜、λ/4相位差膜、及直線偏光 片層。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜，更具備λ/2相位差膜。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述之光學膜，其中前述λ/4相位差膜具有逆波長分散性。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之氣體阻障性膜，其中前述可撓性基材為λ/4相位差膜。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之氣體阻障性膜，其中前述可撓性基材具有逆波長分散性。
  11. 一種光學膜，係具備如申請專利範圍第9或10項所述之氣體阻障性膜及直線偏光片層。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學膜，更具備λ/2相位差膜。
  13. 如申請專利範圍第6、7、8、11或12項所述之光學膜，更具備黏接著劑層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光學膜，其中在85℃ 85%RH環境下保管500hr後之氣體阻障性膜與前述黏接著劑層之間的接著強度為500gf/10mm以上。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述之光學膜，其中前述黏接著劑層的面內方向之水擴散係數，在60℃ 90%RH環境下為0.05mm2/hr以下。
  16. 一種可撓性顯示器，係具備如申請專利範圍第1至5、9及10項中任一項所述之氣體阻障性膜。
  17. 一種可撓性顯示器，係具備如申請專利範圍第6至8、 11至15項中任一項所述之光學膜。
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