WO2012173040A1 - 水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器 - Google Patents

水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器 Download PDF

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石川 渉
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Definitions

  • the present invention relates to a water vapor barrier film, a manufacturing method thereof, and an electronic device using the same.
  • a gas barrier film in which a thin film (gas barrier layer) containing a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or plastic film prevents deterioration due to various gases such as water vapor and oxygen. For this reason, it is used for packaging products that require shutoff of various gases.
  • the present invention in order to prevent deterioration due to various gases, the present invention is also used for sealing electronic devices such as solar cells, liquid crystal display elements, organic electroluminescence elements (hereinafter also referred to as organic EL elements). in use.
  • a gas barrier film using a flexible substrate is superior in flexibility to a glass substrate, and is superior in terms of production suitability in a roll method, weight reduction and handling of an electronic device.
  • a method for producing such a gas barrier film a method of forming a gas barrier layer on a substrate such as a film mainly by a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition: chemical vapor deposition method)
  • a method of forming a gas barrier layer by applying a surface treatment after applying a coating liquid containing polysilazane as a main component onto a substrate, or a method of using them together is known.
  • the gas barrier layer formed by these manufacturing methods has defects such as protrusions on the surface of the base material and micropores caused by the inclusion of foreign matter in the gas barrier layer, and minute defects caused by expansion / contraction of the gas barrier layer. Defects and the like may occur due to defects such as cracks, scratches caused by bending or contact during handling, and the like. In the gas barrier layer in which such a defective portion is generated, water vapor or the like is transmitted through the defective portion, and the gas cannot be completely shut off.
  • liquid crystal display (LCD) panel it is required to replace a glass base material with a resin base material from the viewpoint of light weight, non-breaking, and flexibility.
  • the present situation is that there is no resin group that satisfies all of the requirements for the glass substrate from the viewpoints of gas barrier properties, transparency, heat resistance, and the like.
  • the gas barrier property must be maintained even after the LCD manufacturing process.
  • the processes that affect the gas barrier properties include a cleaning process using pure water or alkaline water, a heating process at about 200 ° C. during pattern electrode (TCF) fabrication, and the like.
  • the LCD usage environment may be exposed to a high temperature and high humidity environment. It is required that gas barrier properties be maintained even in these high temperature and high humidity, immersion in pure water, and high temperature treatment, and that other performances such as transparency and substrate deformation are maintained.
  • Patent Document 1 discloses a technique for providing a water capturing layer in addition to a gas barrier layer in order to achieve high water vapor barrier properties.
  • a hygroscopic layer made of at least one alkaline earth metal monoxide is provided between the two inorganic gas barrier layers.
  • the metal nitride film contains at least oxygen molecules and / or water molecules.
  • a technique that can be oxidized in an atmosphere is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a technique for improving the water vapor barrier property by sandwiching a hygroscopic film between the moisture-proof film.
  • the invention described in Patent Document 5 is a barrier film having a barrier layer containing Si atoms and oxygen atoms on a substrate, and a method of laminating two or more barrier layers, or a method of forming a barrier layer
  • a method of forming a barrier layer containing a silicon compound by applying a vacuum ultraviolet ray after applying a coating solution containing a silicon compound on a substrate is described.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the problem is that a water vapor barrier film having high water vapor barrier performance and excellent in water resistance, heat resistance, transparency, and smoothness, a method for producing the same, and It is to provide an electronic device using this.
  • a water vapor barrier film having at least one water vapor barrier layer and at least one protective layer on a gas permeable substrate, wherein the water vapor barrier layer is coated using a coating liquid containing polysilazane.
  • a water vapor barrier film which is a layer formed by irradiation.
  • R 3 to R 8 represent the same or different organic groups having 1 to 8 carbon atoms, respectively. At this time, R 3 to R 8 include either an alkoxy group or a hydroxyl group. m is 1 or more, and the weight average molecular weight in terms of polystyrene is 1000 or more and 20000 or less. ] 3. 3. The water vapor barrier according to 1 or 2 above, wherein the water vapor barrier layer has a thickness of 50 nm to 1.0 ⁇ m, and the protective layer has a thickness of 100 nm to 10 ⁇ m. the film.
  • Integrated light quantity of vacuum ultraviolet light to be used for formation of the water vapor barrier layer 1000 mJ / cm 2 or more and 10,000 / cm 2 or less, and the accumulated amount of the vacuum ultraviolet light used for forming the protective layer is, 500 mJ
  • steam barrier layer and the said protective layer are formed through the heating process whose heating temperature is 50 degreeC or more and 200 degrees C or less,
  • An electronic apparatus comprising: an electronic device sealed with the water vapor barrier film according to any one of 1 to 6 or the water vapor barrier film produced by the method according to 7 above.
  • the present invention it is possible to provide a water vapor barrier film having high water vapor barrier performance and excellent in water resistance, heat resistance, transparency, and smoothness, a method for producing the same, and an electronic apparatus using the same.
  • the present inventors are a water vapor barrier film having at least one water vapor barrier layer and at least one protective layer on a substrate having gas permeability
  • the water vapor barrier layer is a layer formed by coating with a coating liquid containing polysilazane, drying and forming a film, and then irradiating with vacuum ultraviolet light
  • the protective layer is a coating containing polysiloxane. It is a layer formed by applying liquid, drying and forming a film, and then irradiating it with vacuum ultraviolet light, and it has high water vapor barrier performance, water resistance, heat resistance, and transparency. It has been found that a water vapor barrier film having excellent properties and smoothness can be realized, and the present invention has been achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a typical configuration of the water vapor barrier film of the present invention.
  • a water vapor barrier film 1 of the present invention has at least one water vapor barrier layer 4 and at least one protective layer 5 on a substrate 2.
  • the water vapor barrier layer 4 according to the present invention is a barrier layer composed of a polysilazane modified layer formed by applying a coating liquid containing polysilazane, drying and forming a film, and then irradiating with vacuum ultraviolet light.
  • the protective layer 5 according to the present invention is a protective layer made of a polysiloxane modified layer formed by applying a coating solution containing polysiloxane, drying and forming a film, and then irradiating with vacuum ultraviolet light.
  • a smooth layer or an anchor coat layer can be provided on the base material surface as an intermediate layer 3 as necessary.
  • the gas permeable substrate 2 constituting the water vapor barrier film of the present invention is preferably a flexible foldable film substrate.
  • the substrate 2 is not particularly limited as long as it is a film-like substrate capable of holding a water vapor barrier layer having a water vapor barrier property and a protective layer.
  • “having gas permeability” in the present invention is based on JIS standard K7129 method (temperature 40 ° C., humidity 90% RH) using PERMATRAN-W3 / 33 manufactured by MOCON in accordance with the Mocon method. It is defined that the measured water vapor transmission rate is 0.5 g / m 2 / day or more.
  • middle layers, such as an anchor coat layer and a smooth layer, on the base material may be sufficient.
  • Examples of the resin material applicable to the substrate 2 according to the present invention include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polyarylate. , Polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), nylon (Ny), aromatic polyamide, polyetheretherketone, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, etc.
  • Resin film made of resin material heat-resistant transparent film (product name Silplus, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) with silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure as a basic skeleton, and two or more layers of the above resin films Can be used consists laminated resin film and the layer.
  • films of polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), etc. are preferably used in terms of cost and availability.
  • a transparent polyimide film having both heat resistance and transparency for example, transparent polyimide film type HM manufactured by Toyobo Co., Ltd., Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.
  • a transparent polyimide film manufactured by Corporation, such as Neoprim L L-3430, can be preferably used.
  • the thickness of the substrate according to the present invention is preferably about 5 to 500 ⁇ m, more preferably 25 to 250 ⁇ m.
  • the base material according to the present invention preferably has a linear expansion coefficient of 50 ppm / ° C. or less, more preferably 1 ppm / ° C. or more and 50 ppm / ° C. or less.
  • a base material having a linear expansion coefficient of 50 ppm / ° C. or less when used as a substrate in a liquid crystal display (LCD) panel, it is possible to suppress the occurrence of color misregistration due to environmental temperature changes and the like.
  • regulated by this invention employ
  • the base material according to the present invention preferably has a total light transmittance of 90% or more.
  • a base material having a total light transmittance of 90% or higher high luminance can be obtained when used as a substrate in a liquid crystal display (LCD) panel.
  • total light transmittance is a spectrophotometer (visible ultraviolet spectrophotometer UV-2500PC, Shimadzu Corporation), which measures the total transmitted light amount with respect to the incident light amount of visible light according to the ASTM D-1003 standard. It means the average transmittance in the visible light range.
  • spectrophotometer visible ultraviolet spectrophotometer UV-2500PC, Shimadzu Corporation
  • the base material using the resin material may be an unstretched film or a stretched film.
  • the base material made of the above resin material can be manufactured by a conventionally known general manufacturing method.
  • an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching.
  • the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular simultaneous biaxial stretching, etc.
  • a stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis).
  • the draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the base material, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.
  • the water vapor barrier layer includes a polysilazane modified layer.
  • the polysilazane modified layer is a coating liquid containing polysilazane (hereinafter referred to as “polysilazane-containing coating liquid”) on the base material (when the intermediate layer is formed on the base material, on the base material or on the intermediate layer).
  • the film is formed by a wet coating method in which the obtained coating film is irradiated with vacuum ultraviolet light.
  • the “polysilazane” applied to the formation of the water vapor barrier layer according to the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and SiO 2 , Si 3 N having a bond such as Si—N, Si—H, or N—H. 4 and both intermediate solid solution SiO x N y and other ceramic precursor inorganic polymers.
  • a conventionally known appropriate wet coating method can be employed as a method of applying the polysilazane-containing coating solution.
  • a spin coating method a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
  • the film thickness of the water vapor barrier layer can be appropriately set according to the purpose.
  • the thickness of the water vapor barrier layer is preferably about 10 nm to 10 ⁇ m, more preferably 50 nm to 1 ⁇ m. If the thickness of the water vapor barrier layer is 10 nm or more, sufficient barrier properties can be obtained, and if the thickness of the water vapor barrier layer is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained when forming the water vapor barrier layer, And high light transmittance is realizable.
  • the water vapor barrier layer according to the present invention is formed through a heating process.
  • the heating temperature in the heating step is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. If the heating temperature is 50 ° C. or higher, sufficient barrier properties can be obtained, and if it is 200 ° C. or lower, a highly smooth water vapor barrier layer can be formed without deforming the substrate.
  • a hot plate, an oven, a furnace, or the like can be used as a heating method used in the heating step.
  • a heating atmosphere an atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum, a reduced pressure with a controlled oxygen concentration, or the like. It can be carried out.
  • the polysilazane is preferably a compound that is ceramicized at a relatively low temperature and modified to silica so that the properties of the substrate are not impaired.
  • the following general formula described in JP-A-8-112879 is preferred.
  • a compound having a main skeleton composed of the unit represented by (1) is preferred.
  • R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrogen atom, alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkylsilyl group, alkylamino group, or alkoxy group. Represents.
  • perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms, is particularly preferred from the viewpoint of the denseness of the resulting water vapor barrier layer.
  • organopolysilazane in which a part of the hydrogen atom part bonded to Si is substituted with an alkyl group or the like has improved adhesion with a base material as a base by having an alkyl group such as a methyl group, and Since the ceramic film made of hard and brittle polysilazane can be toughened, there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed even when the film thickness (average film thickness) is increased. Therefore, perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.
  • Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings.
  • the number average molecular weight (Mn) is about 600 to 2000 (polystyrene conversion), and there are liquid or solid substances, and the state varies depending on the molecular weight. These are marketed in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution.
  • a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting a silicon alkoxide with a polysilazane having a main skeleton composed of a unit represented by the general formula (1) (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei. No.
  • glycidol-added polysilazane obtained by reacting glycidol (for example, see JP-A-6-122852), alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (for example, JP-A-6-240208)
  • a metal carboxylate-added polysilazane obtained by reacting a metal carboxylate (see, for example, JP-A-6-299118), and an acetylacetonate complex obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex
  • Addition polysilazane for example, JP See JP 6-306329
  • fine metal particles of the metal particles added polysilazane obtained by adding e.g., JP-see JP 7-196986
  • organic solvent contained in the polysilazane-containing coating solution it is preferable to use a solvent other than an alcohol or water having a characteristic of easily reacting with polysilazane. Therefore, specifically, hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbon solvents, ethers such as aliphatic ethers and alicyclic ethers can be used. .
  • hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran.
  • organic solvents may be selected according to characteristics such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the organic solvent, and a plurality of organic solvents may be mixed.
  • the polysilazane concentration in the polysilazane-containing coating solution varies depending on the film thickness of the target polysilazane modified layer and the pot life of the coating solution, but is preferably about 0.2 to 35% by mass.
  • an amine or metal catalyst can be added to promote conversion to a silicon oxide compound.
  • Specific examples include Aquamica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials.
  • the amount of water contained before or during the modification treatment by irradiation with vacuum ultraviolet light is controlled.
  • Control of moisture transferred from the base material side into the polysilazane modified layer can be achieved by storing the base material in a constant temperature and humidity environment before applying the polysilazane-containing coating solution, and adjusting the water content of the base material to the desired value. This can be done by controlling.
  • the desired value varies depending on the humidity in the atmosphere described later, but is usually 1000 ppm or less, preferably 300 ppm or less as a mass.
  • the organic solvent is mainly removed, so that drying can be appropriately performed by heat treatment or the like.
  • the heat treatment is preferably performed at a high temperature for a short time, but it is preferable to appropriately determine the temperature and the treatment time in consideration of thermal damage to the substrate which is a resin film.
  • the heat treatment temperature is preferably set to 150 ° C. or less.
  • the treatment time is preferably set to a short time so that the solvent is removed and thermal damage to the substrate is reduced. If the heat treatment temperature is 150 ° C. or lower, the treatment time can be set within 30 minutes.
  • the atmosphere in the process of applying and drying the polysilazane-containing coating liquid on the substrate is preferably controlled to be relatively low humidity, but the humidity in a low humidity environment varies with temperature, so the relationship between temperature and humidity is dew point.
  • a preferred form is indicated by the definition of temperature.
  • a preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), a more preferable dew point temperature is ⁇ 8 ° C. (temperature 25 ° C./humidity 10%) or lower, and a more preferable dew point temperature is ⁇ 31 ° C. (temperature). 25 ° C./humidity 1%) or less.
  • the pressure in the vacuum drying can be selected from normal pressure to 0.1 MPa.
  • the polysilazane modification treatment in the present invention refers to a reaction in which part or all of the polysilazane compound is converted into silicon oxide or silicon oxynitride.
  • a known method based on the conversion reaction of polysilazane can be selected. Formation of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film by a substitution reaction of a polysilazane compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, and is difficult to adapt to a flexible substrate using a resin film as a base material. Therefore, when producing the water vapor barrier film of the present invention, from the viewpoint of application to a plastic substrate, it is characterized by applying a method of modifying by irradiation with vacuum ultraviolet light capable of a conversion reaction at a lower temperature. .
  • a coating film obtained by applying and drying a polysilazane-containing coating solution is modified by treatment with irradiation with vacuum ultraviolet light.
  • Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet light (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and can form a silicon oxide film or silicon oxynitride film having high density and insulation at low temperatures. It is.
  • the vacuum ultraviolet light referred to in the present invention means ultraviolet light containing electromagnetic waves having a wavelength of 10 to 200 nm.
  • This vacuum ultraviolet light irradiation excites and activates O 2 and H 2 O, UV absorbers, and polysilazane itself that contribute to ceramicization. And the ceramicization of the excited polysilazane is promoted, and the resulting ceramic film becomes dense.
  • the vacuum ultraviolet light irradiation is effective at any time point after the coating film is formed.
  • Any ultraviolet ray generator that is commonly used can be used for the vacuum ultraviolet light irradiation treatment in the present invention.
  • the irradiation intensity and the irradiation time in a range in which the base material 2 carrying the polysilazane layer to be irradiated is not damaged.
  • a lamp of 2 kW (80 W / cm ⁇ 25 cm) is used, and the strength of the base material surface is 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to 200 mW / cm 2.
  • the distance between the base material and the vacuum ultraviolet irradiation lamp can be set so as to be 2, and irradiation can be performed for 0.1 second to 10 minutes.
  • the integrated light quantity of vacuum ultraviolet light when the polysilazane layer reforming to form a water vapor barrier layer 1000 mJ / cm 2 or more, preferably 10,000 / cm 2 or less. If the cumulative amount of vacuum ultraviolet light is 1000 mJ / cm 2 or more, sufficient barrier performance can be obtained, and if it is 10,000 mJ / cm 2 or less, a highly smooth water vapor barrier without deformation of the substrate. A layer can be formed.
  • the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is 150 ° C. or more
  • the substrate is a plastic film or the like
  • the properties of the substrate are impaired, for example, the substrate is deformed or its strength is deteriorated. become.
  • a modification treatment at a higher temperature is possible.
  • the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation there is no general upper limit for the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate.
  • vacuum ultraviolet ray generating means examples include an excimer lamp.
  • the polysilazane layer before modification is irradiated with the generated ultraviolet light
  • the polysilazane before modification is reflected after reflecting the ultraviolet light from the generation source with a reflector from the viewpoint of improving efficiency and uniform irradiation. You can also hit the layer.
  • UV irradiation can be applied to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate used.
  • the substrate In the case where the substrate is in the form of a long film, it can be converted into ceramics by continuously irradiating ultraviolet rays in a drying zone equipped with the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed.
  • the time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, depending on the substrate used and the composition and concentration of the polysilazane modified layer.
  • the oxygen concentration upon irradiation with vacuum ultraviolet light (VUV) according to the present invention is preferably 300 ppm to 10000 ppm (1%), more preferably 500 ppm to 5000 ppm.
  • VUV vacuum ultraviolet light
  • dry inert gas is preferably used, and dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost.
  • the oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
  • the modification treatment is performed by irradiation with vacuum ultraviolet light.
  • the treatment by vacuum ultraviolet light irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy with a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and is based on the action of only photons called photon processes.
  • This is a method for forming a silicon oxide film at a relatively low temperature by advancing an oxidation reaction with active oxygen or ozone while directly cutting atomic bonds.
  • a vacuum ultraviolet light source required for this a rare gas excimer lamp is preferably used.
  • atoms of rare gases such as Xe, Kr, Ar, and Ne are not chemically bonded to form molecules, they are called inert gases.
  • a rare gas atom excited atom
  • the rare gas is xenon, e + Xe ⁇ Xe * Xe * + 2Xe ⁇ Xe 2 * + Xe Xe 2 * ⁇ Xe + Xe + h ⁇ (172 nm)
  • excimer light vacuum ultraviolet light
  • ⁇ Excimer lamps are characterized by high efficiency because radiation concentrates on one wavelength and almost no other light is emitted. Further, since no extra light is emitted, the temperature of the object can be kept low. Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.
  • Dielectric barrier discharge refers to lightning generated in a gas space by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric (transparent quartz in the case of an excimer lamp) and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode. It is a similar very thin discharge called micro discharge.
  • electrodeless electric field discharge is also known as a method for efficiently obtaining excimer light emission.
  • the electrodeless field discharge is a discharge due to capacitive coupling, and is also called an RF discharge.
  • the lamp, the electrode, and the arrangement thereof may be basically the same as those of the dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz.
  • a spatially and temporally uniform discharge can be obtained in this way.
  • the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane film can be modified in a short time.
  • the process time is shortened due to high throughput, the equipment area is reduced, and organic materials, plastic substrates, resin films, etc. that are easily damaged by heat are used. Can be irradiated.
  • the excimer lamp since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy of a single wavelength is irradiated in the ultraviolet region, so that an increase in the surface temperature of the irradiation object is suppressed. For this reason, it is suitable for the irradiation to the water vapor
  • the protective layer includes a polysiloxane modified layer.
  • the polysiloxane modified layer is formed on the water vapor barrier layer by applying a coating solution containing polysiloxane (hereinafter, also referred to as “polysilazane-containing coating solution”), and drying to form a film. It is formed by a wet coating method in which the film is irradiated with vacuum ultraviolet light.
  • the polysiloxane-containing coating solution mainly contains polysiloxane and an organic solvent.
  • the polysiloxane applicable to the formation of the protective layer according to the present invention is not particularly limited, but an organopolysiloxane represented by the following general formula (a) is particularly preferable.
  • R 3 to R 8 each represent the same or different organic group having 1 to 8 carbon atoms.
  • R 3 to R 8 contain either an alkoxy group or a hydroxyl group.
  • Examples of the organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 3 to R 8 include halogenated alkyl groups such as ⁇ -chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group, vinyl group, and phenyl group.
  • (Meth) acrylic acid ester groups such as ⁇ -methacryloxypropyl group, epoxy-containing alkyl groups such as ⁇ -glycidoxypropyl group, mercapto-containing alkyl groups such as ⁇ -mercaptopropyl group, ⁇ -aminopropyl group, etc.
  • Isocyanate-containing alkyl groups such as aminoalkyl groups and ⁇ -isocyanatopropyl groups, linear or branched alkyl groups such as methyl groups, ethyl groups, n-propyl groups and isopropyl groups, alicyclic alkyl groups such as cyclohexyl groups and cyclopentyl groups Linear or branched alkoxy such as a group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, etc. Group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, valeryl group, etc. acyl group such as caproyl group.
  • m is 1 or more and the polystyrene-equivalent weight average molecular weight is 1,000 to 20,000. If the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the organopolysiloxane is 1000 or more, the protective layer to be formed is hardly cracked, and the water vapor barrier property can be maintained. The layer is sufficiently cured, so that sufficient hardness can be obtained as a protective layer.
  • organic solvents applicable to the present invention include alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, aprotic solvents, and the like.
  • examples of the alcohol solvent include n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, n-pentanol, iso-pentanol, 2-methylbutanol, sec- Pentanol, tert-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene Glycol monobutyl ether and the like are preferable.
  • ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, methyl-n-hexyl.
  • ketone di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, 2-hexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, fenchon, acetylacetone, 2,4-hexanedione, 2 , 4-heptanedione, 3,5-heptanedione, 2,4-octanedione, 3,5-octanedione, 2,4-nonanedione, 3,5-nonanedione, 5-methyl-2,4-hexanedione, 2,2,6,6-tetrame Le-3,5-heptane dione, 1,1,1,5,5,5 beta-diketones such as hexafluoro-2,4-heptane dione and the like.
  • amide solvents include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide N, N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylmorpholine, N-acetylpiperidine, N-acetylpyrrolidine, etc. Can be mentioned.
  • ester solvents include diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-butyl acetate, and iso -Butyl, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-acetate -Nonyl, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, methyl
  • acetonitrile dimethyl sulfoxide, N, N, N ′, N′-tetraethylsulfamide, hexamethylphosphoric triamide, N-methylmorpholone, N-methylpyrrole, N-ethylpyrrole, N -Methylpiperidine, N-ethylpiperidine, N, N-dimethylpiperazine, N-methylimidazole, N-methyl-4-piperidone, N-methyl-2-piperidone, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl Examples include -2-imidazolidinone and 1,3-dimethyltetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone.
  • organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • organic solvent alcohol solvents are preferable among the above organic solvents.
  • Examples of the method for applying the polysiloxane-containing coating solution include spin coating, dipping, roller blades, and spraying methods.
  • the film thickness of the protective layer is preferably in the range of 100 nm to 10 ⁇ m. If the film thickness of the protective layer is 100 nm or more, barrier properties under high humidity can be ensured, and if it is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained at the time of forming the protective layer, and high light rays can be obtained. Transparency can be realized.
  • the film density of the protective layer is usually 0.35 to 1.2 g / cm 3 , preferably 0.4 to 1.1 g / cm 3 , more preferably 0.5 to 1.0 g / cm 3. It is. If the film density is 0.35 g / cm 3 or more, sufficient mechanical strength of the coating film can be obtained.
  • the same vacuum ultraviolet light irradiation treatment as described in the formation of the water vapor barrier layer is applied. can do.
  • the integrated light quantity of vacuum ultraviolet light when forming the protective layer by reforming polysiloxane layer according to the present invention 500 mJ / cm 2 or more, preferably 10,000 / cm 2 or less. If the cumulative amount of vacuum ultraviolet light is 500 mJ / cm 2 or more, sufficient barrier performance can be obtained, and if it is 10,000 mJ / cm 2 or less, a protective layer having high smoothness without deforming the substrate. Can be formed.
  • the protective layer according to the present invention is preferably formed through a heating step.
  • the heating temperature in the heating step is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. If the heating temperature is 50 ° C. or higher, sufficient barrier properties can be obtained, and if it is 200 ° C. or lower, a protective layer having high smoothness can be formed without deforming the substrate.
  • a hot plate, an oven, a furnace, or the like can be used as a heating method used in the heating step.
  • a heating atmosphere an atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum, a reduced pressure with a controlled oxygen concentration, or the like. It can be carried out.
  • constituent layers other than the water vapor barrier layer and the protective layer applicable to the water vapor barrier film of the present invention will be described.
  • the constituent layer include intermediate layers provided on a base material such as an anchor coat layer, a smooth layer, and a bleed-out prevention layer.
  • an anchor coat layer is formed on the base material 2 as necessary from the viewpoint of improving the adhesion between the water vapor barrier layer 4 and the base material 2 and obtaining high smoothness. May be.
  • the anchor coating agent may be used alone or in combination of two or more. Moreover, a conventionally well-known additive can also be added to these anchor coating agents.
  • the above anchor coating agent is coated on the substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and an anchor coating layer is formed by drying and removing the solvent, diluent, etc. can do.
  • the application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 in a dry state.
  • the smooth layer is used to flatten the rough surface of the substrate with minute protrusions, etc., and to prevent irregularities and pinholes from forming on the water vapor barrier layer formed on the substrate by protrusions on the substrate surface.
  • a smooth layer is formed, for example, by curing a photosensitive resin.
  • Examples of the photosensitive resin used for forming the smooth layer include a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated bond, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, and an epoxy.
  • Examples thereof include resin compositions in which polyfunctional acrylate monomers such as acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, and glycerol methacrylate are dissolved.
  • any mixture of the above resin compositions can be used, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used.
  • the reactive monomer can be used as one or a mixture of two or more or as a mixture with other compounds.
  • the photosensitive resin composition contains a photopolymerization initiator.
  • a photoinitiator can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the method for forming the smooth layer on the surface of the substrate is not particularly limited.
  • a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a wet coating method such as a dip method, or a dry coating method such as a vapor deposition method. Is preferably applied.
  • additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary.
  • an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability on the formed smooth layer, preventing pinholes from being formed on the film formed on the smooth layer, or the like.
  • the solvent used when forming a smooth layer using a coating solution in which a photosensitive resin is dissolved or dispersed in a solvent includes alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol.
  • Alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol.
  • Terpenes such as ⁇ - or ⁇ -terpineol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, toluene, xylene, tetramethylbenzene, etc.
  • the smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B 0601, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. If Rt is 10 nm or more, a stable coating property can be obtained when the coating means comes into contact with the surface of the smooth layer by a coating method such as a wire bar or a wireless bar at the stage of applying the subsequent polysilazane-containing coating solution. . Moreover, if Rt is 30 nm or less, the unevenness
  • one of the preferred embodiments as an additive added when forming the smooth layer is a reactive silica particle (hereinafter simply referred to as “reactive silica particles”) in which a photosensitive group having photopolymerization reactivity is introduced into the photosensitive resin.
  • a reactive silica particle in which a photosensitive group having photopolymerization reactivity is introduced into the photosensitive resin.
  • examples of the photopolymerizable photosensitive group include a polymerizable unsaturated group represented by a (meth) acryloyloxy group.
  • the photosensitive resin also contains a photopolymerizable photosensitive group introduced on the surface of the reactive silica particles and a compound capable of photopolymerization, for example, an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group. It may be a thing.
  • a photosensitive resin what adjusted solid content by mixing a general-purpose dilution solvent suitably with such a reactive silica particle or the unsaturated organic compound which has a
  • the average particle diameter of the reactive silica particles is preferably 0.001 to 0.1 ⁇ m.
  • the average particle size of the reactive silica particles is more preferably 0.001 to 0.01 ⁇ m.
  • the smoothing layer preferably contains a matting agent composed of the above-described inorganic particles in a mass ratio of 20% by mass to 60% by mass.
  • a matting agent composed of the above-described inorganic particles in a mass ratio of 20% by mass to 60% by mass.
  • the matting agent is 20% by mass or more, the adhesion with the water vapor barrier layer is improved.
  • the matting agent is 60% by mass or less, curling of the film can be suppressed and cracking can be prevented when heat treatment is performed, and optical properties such as transparency and refractive index of the water vapor barrier film. Will not be affected.
  • the polymerizable unsaturated group-modified hydrolyzable silane seems to be chemically bonded to the silica particles by generating a silyloxy group by the hydrolysis reaction of the hydrolyzable silyl group.
  • the hydrolyzable silyl group include a carboxylylated silyl group such as an alkoxysilyl group and an acetoxysilyl group, a halogenated silyl group such as a chlorosilyl group, an aminosilyl group, an oximesilyl group, and a hydridosilyl group.
  • Examples of the polymerizable unsaturated group include acryloyloxy group, methacryloyloxy group, vinyl group, propenyl group, butadienyl group, styryl group, ethynyl group, cinnamoyl group, malate group, and acrylamide group.
  • the thickness of the smooth layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, and more preferably 2 to 7 ⁇ m.
  • the thickness of the smooth layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, and more preferably 2 to 7 ⁇ m.
  • the bleed-out prevention layer is formed on the substrate having a smooth layer for the purpose of suppressing the phenomenon that unreacted oligomers migrate from the substrate having the smooth layer and contaminate the film surface. It is provided on the surface opposite to the smooth layer.
  • the bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.
  • the bleed-out prevention layer contains an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group.
  • unsaturated organic compound include polyunsaturated organic compounds having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, or unitary unsaturated organic compounds having one polymerizable unsaturated group in the molecule. Can be mentioned.
  • Matting agents may be added as other additives.
  • the matting agent inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 ⁇ m are preferable. Examples of such inorganic particles include silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, and zirconium oxide. These matting agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the matting agent composed of inorganic particles is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 4 parts by mass or more, further preferably 6 parts by mass or more, preferably 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the hard coat agent. Hereinafter, it is more preferably mixed in a proportion of 18 parts by mass or less, and still more preferably 16 parts by mass or less.
  • the bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, etc. as components other than the hard coat agent and the matting agent.
  • thermoplastic resin examples include cellulose derivatives such as acetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, ethylcellulose, and methylcellulose, vinyl acetate and copolymers thereof, vinyl chloride and copolymers thereof, vinylidene chloride and copolymers thereof, and the like.
  • Resins, acetal resins such as polyvinyl formal, polyvinyl butyral, acrylic resins and copolymers thereof, acrylic resins such as methacrylic resins and copolymers thereof, polystyrene resins, polyamide resins, linear polyester resins, polycarbonate resins, etc. Can be mentioned.
  • thermosetting resin examples include thermosetting urethane resin composed of acrylic polyol and isocyanate prepolymer, phenol resin, urea melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, silicon resin, and the like.
  • the ionizing radiation curable resin is cured by irradiating an ionizing radiation (ultraviolet ray or electron beam) to an ionizing radiation curable paint in which one or more of photopolymerizable prepolymer or photopolymerizable monomer is mixed. Things can be used.
  • an acrylic prepolymer having two or more acryloyl groups in one molecule and having a three-dimensional network structure by crosslinking and curing is particularly preferably used.
  • this acrylic prepolymer urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate and the like can be used.
  • the photopolymerizable monomer the polyunsaturated organic compounds described above can be used.
  • photopolymerization initiators acetophenone, benzophenone, Michler ketone, benzoin, benzylmethyl ketal, benzoin benzoate, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2- (4-morpholinyl)- Examples thereof include 1-propane, ⁇ -acyloxime ester, thioxanthone and the like.
  • the bleed-out prevention layer as described above is prepared by adding a hard coating agent, a matting agent and other components added as necessary, and adding a predetermined dilution solvent to prepare a coating solution. It can form by apply
  • a method of irradiating ultraviolet rays in a wavelength region of 100 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm, emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like This can be performed by a method of irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a scanning or curtain type electron beam accelerator.
  • the thickness of the bleed-out prevention layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, more preferably 2 to 7 ⁇ m.
  • the water vapor barrier film of the present invention can be used as a sealing film for sealing electronic devices such as solar cells, liquid crystal display elements, and organic EL elements.
  • the organic EL panel covers a water vapor barrier film, a transparent electrode such as ITO formed on the water vapor barrier film, an organic EL element formed on the water vapor barrier film via the transparent electrode, and the organic EL element. Is provided with a counter film or the like disposed through an adhesive layer. In addition, it can be said that a transparent electrode comprises a part of organic EL element.
  • a transparent electrode and an organic EL element are formed on the surface of the water vapor barrier film where the water vapor barrier layer is formed.
  • the water vapor barrier film of the present invention may be used as the counter film.
  • the surface on which the water vapor barrier layer is formed may be directed to the organic EL element and adhered with an adhesive layer.
  • Example 1 ⁇ Production of base material> [Production of substrate (a)]
  • a thermoplastic resin base material base material
  • a 125 ⁇ m thick polyester film manufactured by Teijin DuPont Films Ltd., extremely low heat yield PET Q83
  • the out-prevention layer 1 and the smooth layer 1 were formed on the other surface of the base material to prepare a base material (a).
  • the bleed-out prevention layer 1 and the smooth layer 1 were formed as follows.
  • PET is an abbreviation for polyethylene terephthalate.
  • ⁇ Formation of bleed-out prevention layer 1> After applying UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Corporation on one surface of the thermoplastic resin base material so that the thickness of the bleed-out prevention layer is 4.0 ⁇ m, Using a high-pressure mercury lamp, curing treatment was performed for 3 minutes under an air atmosphere with an irradiation energy of 1.0 J / cm 2 and a drying condition of 80 ° C. to form a bleed-out prevention layer.
  • UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Corporation Using a high-pressure mercury lamp, curing treatment was performed for 3 minutes under an air atmosphere with an irradiation energy of 1.0 J / cm 2 and a drying condition of 80 ° C.
  • the surface roughness Rz measured in accordance with JIS B 0601 on the surface of the smooth layer 1 formed by the above method was about 25 nm.
  • the surface roughness was measured using an AFM (Atomic Force Microscope) SPI3800N DFM manufactured by SII.
  • the measurement range for one time was 80 ⁇ m ⁇ 80 ⁇ m, and the measurement location was changed, and the measurement was performed three times.
  • the average of the Rz values obtained in each measurement was taken as the measurement value.
  • the linear expansion coefficient of the produced base material (a) was 65 ppm / ° C.
  • the linear expansion coefficient was measured as follows. Specifically, using an EXSTAR TMA / SS6000 type thermal stress strain measuring device manufactured by Seiko Instruments Inc., the substrate (a) to be measured was heated to 30 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute in a nitrogen atmosphere. The temperature was raised once to 50 ° C., held once, the temperature was raised again at a rate of 5 ° C. per minute, and the value at 30 to 150 ° C. was measured to obtain the linear expansion coefficient.
  • substrate (I) As a heat-resistant substrate, a 200 ⁇ m-thick transparent polyimide film (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., Neoprim L) with easy-adhesion processing on both sides is used, and smooth layers 2 and 3 are formed on both sides of the substrate. A substrate (I) was prepared. The smooth layers 2 and 3 were formed as follows.
  • Trimethylolpropane triglycidyl ether (Epolite 100MF manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 8.0 g, ethylene glycol diglycidyl ether (Epolite 40E manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 5.0 g, silsesquioxane having oxetanyl group: OX-SQ-H ( Toagosei Co., Ltd.) 12.0 g, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane 32.5 g, Al (III) acetylacetonate 2.2 g, methanol silica sol (Nissan Chemical Co., Ltd., solid content concentration 30 mass%) 0 g, 0.1 g of BYK333 (manufactured by BYK Japan, silicon surfactant), 125.0 g of butyl cellosolve, and 15.0 g of 0.1 mol / L hydrochloric
  • the smooth layer coating solution prepared above was applied so that the thickness of the smooth layer was 4.0 ⁇ m, and then at 80 ° C. Dry for 3 minutes. Furthermore, the heat processing for 10 minutes were performed at 120 degreeC, and the smooth layer 2 was formed.
  • a smooth layer 3 was formed on the surface of the heat resistant substrate opposite to the surface on which the smooth layer 2 was formed by the same method as the smooth layer 2.
  • the linear thermal expansion coefficient of the prepared base material (a) was measured by the same method as described in the base material (a)
  • the linear thermal expansion coefficient was 40 ppm / ° C.
  • substrate (c) The above base material (excluding the use of Silplus H100 made by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. having a thickness of 100 ⁇ m, which is a film having a basic skeleton of silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure as a heat resistant base material.
  • a substrate (c) was prepared in the same manner as in (a).
  • Rz was about 20 nm.
  • the linear thermal expansion coefficient of the produced base material (c) was measured by the same method as described in the base material (a)
  • the linear thermal expansion coefficient was 80 ppm / ° C.
  • the water vapor barrier layer 1 was formed on the surface of the smooth layer 1 of the base material (a) using a vacuum plasma CVD apparatus. At this time, a high frequency power source of 27.12 MHz was used, and the distance between the electrodes was 20 mm. The source gas, silane gas, was introduced into the vacuum chamber at a flow rate of 7.5 sccm, ammonia gas at a flow rate of 50 sccm, and hydrogen gas at a flow rate of 200 sccm. Next, the temperature of the substrate (a) is set to 100 ° C. at the start of film formation, the gas pressure at the time of film formation is set to 30 Pa, and a water vapor barrier layer 1 mainly composed of silicon nitride is formed to a thickness of 100 nm. Barrier film 1 was obtained.
  • the source gas silane gas is introduced into the vacuum chamber at a flow rate of 7.5 sccm, ammonia gas at a flow rate of 100 sccm, and nitrous oxide gas at a flow rate of 50 sccm.
  • the water vapor barrier film 1 except that the water vapor barrier layer 2 mainly composed of silicon oxynitride is formed with a film thickness of 200 nm by setting the temperature of the film to 100 ° C. and setting the gas pressure during film formation to 100 Pa.
  • a water vapor barrier film 2 was produced by the same method as in the above.
  • ⁇ Preparation of polysilazane-containing coating solution 4 Dibutyl ether solution containing 20% by mass of non-catalyzed perhydropolysilazane (Aquamica NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) and 20% by mass of dihydroether of perhydropolysilazane containing 5% by mass of amine catalyst in solid content
  • the solution (Aquamica NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was mixed and used to adjust the amine catalyst to a solid content of 1% by mass, and then diluted with dibutyl ether to obtain a total solid content.
  • a polysilazane-containing coating solution 4 was prepared as a 2% by mass dibutyl ether solution.
  • ⁇ Vacuum ultraviolet irradiation device 1) Vacuum ultraviolet irradiation device: Excimer irradiation device MODEL: MECL-M-1-200 manufactured by M.D. 2) Irradiation ultraviolet wavelength: 172 nm 3) Lamp filled gas: Xe ⁇ Reforming treatment conditions> 1) Excimer light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm) 2) Distance between sample and light source: 2mm 3) Stage heating temperature: 95 ° C 4) Oxygen concentration in the irradiation device: 0.3% 5) Stage transport speed during excimer light irradiation: 10 mm / sec 6) Stage transport frequency during excimer light irradiation: 6 reciprocations The energy applied to the surface of the sample coating layer in the vacuum UV irradiation process is integrated by Hamamatsu Photonics.
  • Photometer C8026 / H8025 UV POWER METER was used, and measurement was performed using a 172 nm sensor head. Based on the irradiation energy obtained by this measurement, the integrated light quantity was adjusted to 3000 mJ / cm 2 by adjusting the moving speed of the sample stage. The vacuum ultraviolet irradiation was performed after aging for 10 minutes, similar to the measurement of irradiation energy.
  • ⁇ Formation of protective layer 4> (Formation of polysiloxane layer (coating film))
  • the following polysiloxane-containing coating solution 4 was applied by a spin coater so that the protective layer had a thickness of 1000 nm and dried to form a polysiloxane layer. Drying conditions were 120 ° C. and 20 minutes.
  • A1 silanol-terminated polydimethylsiloxane having a Mw of 3500 as a hydroxyl group-containing polysiloxane
  • silanol group capping reaction was carried out at 60 ° C. for 2 hours.
  • a coating solution containing a siloxane-based condensate having a solid content concentration of about 55% by mass (containing polysiloxane) Coating solution) 4 was prepared.
  • the weight average molecular weight of the obtained siloxane-based condensate was 5,000.
  • the formed polysiloxane layer was subjected to a vacuum ultraviolet irradiation treatment in the same manner as the vacuum ultraviolet light irradiation in the formation of the water vapor barrier layer 4 except that the integrated light quantity of vacuum ultraviolet rays was changed to 1000 mJ / cm 2.
  • the polysiloxane was modified to form the protective layer 4 as a polysiloxane modified layer.
  • ⁇ Preparation of polysiloxane-containing coating solution 26 “Glaska HPC7003” and “Glaska HPC404H” manufactured by JSR Corporation were mixed at a ratio of 10: 1. Next, this mixed solution was diluted twice with butanol, and 5.0% of butyl cellosolve was further added to the mixed solution to prepare a polysiloxane-containing coating solution 26. The solid content of the polysiloxane-containing coating solution 26 is 10%.
  • a water vapor barrier film 27 was produced in the same manner as the water vapor barrier film 6 except that the polysiloxane-containing coating solution 27 prepared below was used for forming the protective layer.
  • a water vapor barrier film 28 was produced in the same manner as the water vapor barrier film 6 except that the polysiloxane-containing coating solution 28 prepared below was used for forming the protective layer.
  • the solid content of the polysiloxane-containing coating solution 28 is 10%.
  • a water vapor barrier film 29 was produced in the same manner as the water vapor barrier film 6 except that the coating liquid 29 prepared below was used for forming the protective layer and the protective layer was formed by the sol-gel method.
  • formation of the protective layer by the sol-gel method was performed as follows. That is, the coating liquid was applied on the water vapor barrier layer so that the thickness of the protective layer was 1000 nm, and then the resulting coating film was dried at 120 ° C. to form a protective layer.
  • the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was vapor-deposited on the entire surface of one side of the sheet and temporarily sealed.
  • the vacuum state is released, and the air is quickly transferred to a dry nitrogen gas atmosphere, and a 0.2 mm thick quartz glass is bonded to the aluminum vapor-deposited surface via a sealing UV curable resin (manufactured by Nagase ChemteX).
  • a sealing UV curable resin manufactured by Nagase ChemteX.
  • Each sample for water vapor barrier property evaluation was produced by irradiating ultraviolet rays to cure and adhere the resin to perform main sealing.
  • The area corroded by metallic calcium is less than 1.0% of the total area.
  • The area corroded by metallic calcium is 1.0% or more and less than 5.0% of the total area.
  • Corroded area is 5.0% or more of the total area.
  • the average transmittance in the visible light region is 90% or more ⁇ : The average transmittance in the visible light region is 85% or more and less than 90% ⁇ : The average transmittance in the visible light region is less than 85%.
  • The surface of the water vapor barrier film has high smoothness, and no deformation of the substrate is observed.
  • Extremely weak disturbance of the smoothness and deformation of the substrate are recognized on the surface of the water vapor barrier film.
  • X It is a quality that causes a problem in practical use because a clear disorder of smoothness and deformation of the base material are recognized on the surface of the water vapor barrier film.
  • Table 2 shows the results obtained as described above.
  • the water vapor barrier film of the present invention comprising a water vapor barrier layer and a protective layer formed by forming a coating film by a wet coating method and then modifying it by irradiation with vacuum ultraviolet light. It can be seen that, compared to the comparative sample in which the water vapor barrier layer was produced by the vacuum deposition method, the transparency and smoothness are maintained and the water vapor barrier property is excellent. Furthermore, it can be seen that the water vapor barrier film of the present invention maintains excellent water vapor barrier properties, transparency and smoothness even after the comparative sample is subjected to heating and water immersion treatment or high temperature heat treatment.
  • Example 2 Production of organic EL element >> Using each water vapor barrier film produced in Example 1 as a sealing film, organic EL elements 1 to 29 were produced as examples of electronic devices according to the following method.
  • a device having parallel plate type electrodes was used as a plasma discharge device. Each of the water vapor barrier films was placed between the electrodes, and a mixed gas was introduced therein to form a thin film.
  • a ground (ground) electrode a 200 mm ⁇ 200 mm ⁇ 2 mm stainless steel plate is coated with a high-density, high-adhesion alumina sprayed film, and then a solution obtained by diluting tetramethoxysilane with ethyl acetate is applied and dried.
  • An electrode was used that was cured by ultraviolet irradiation to perform sealing treatment, and the dielectric surface thus coated was polished and smoothed so that Rmax was 5 ⁇ m.
  • an electrode obtained by coating a dielectric on a hollow square pure titanium pipe under the same conditions as the ground electrode was used.
  • a plurality of application electrodes were prepared and provided to face the ground electrode to form a discharge space.
  • a power source used for plasma generation a high frequency power source CF-5000-13M manufactured by Pearl Industry Co., Ltd. was used, and 5 W / cm 2 of power was supplied at a frequency of 13.56 MHz.
  • a mixed gas having the following composition is filled between the electrodes to form a plasma state, the surface of the water vapor barrier film is subjected to atmospheric pressure plasma treatment, and a tin-doped indium oxide (ITO) film is formed to a thickness of 100 nm on each water vapor barrier layer. Then, samples 1 to 29 were formed to form transparent conductive films.
  • ITO indium oxide
  • Discharge gas Helium 98.5% by volume Reactive gas 1: 0.25% by volume of oxygen
  • Reactive gas 2 Indium acetylacetonate 1.2% by volume
  • Reactive gas 3 Dibutyltin diacetate 0.05% by volume
  • Samples 1 to 29 on which the obtained transparent conductive film was formed were used as a substrate of 100 mm ⁇ 100 mm, and after patterning, the water vapor barrier film substrate provided with the ITO transparent electrode was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol and dried. Dry with nitrogen gas.
  • This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of ⁇ -NPD is put into a molybdenum resistance heating boat, and 200 mg of CBP as a host compound is put into another molybdenum resistance heating boat.
  • 200 mg of bathocuproine (BCP) was put in a molybdenum resistance heating boat, 100 mg of Ir-1 was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and 200 mg of Alq 3 was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and attached to a vacuum deposition apparatus. .
  • the heating boat containing CBP and Ir-1 was energized and heated, and co-evaporated on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / second and 0.012 nm / second, respectively, to provide a light emitting layer.
  • the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
  • the heating boat containing BCP was energized and heated, and was deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a hole blocking layer having a thickness of 10 nm.
  • the heating boat containing Alq 3 was further energized and heated, and deposited on the hole blocking layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide an electron transport layer having a thickness of 40 nm.
  • the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.

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Abstract

【課題】高い水蒸気バリア性能を有するとともに、耐水性、耐熱性、透明性、及び平滑性に優れた水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器を提供する。 【解決手段】ガス透過性を有する基材上に、少なくとも1層の水蒸気バリア層と少なくとも1層の保護層とを有する水蒸気バリアフィルムであって、該水蒸気バリア層が、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であり、該保護層が、ポリシロキサンを含有する塗布液を塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であることを特徴とする、水蒸気バリアフィルム。

Description

水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器
 本発明は、水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器に関するものである。
 従来、プラスチック基板やプラスチックフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物を含む薄膜(ガスバリア層)を形成したガスバリアフィルムが、水蒸気や酸素等の各種ガスによる変質を防止するため、各種ガスの遮断を必要とする物品を包装する用途で用いられている。また、上記包装用途以外にも、各種ガスによる変質を防止するために、太陽電池、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)等の電子デバイスを封止する用途にも使用されている。可撓性基材を用いたガスバリアフィルムは、ガラス基材に比べてフレキシブル性に優れており、ロール方式での生産適性や、電子デバイスの軽量化及び取り扱い性の点において優位である。
 このようなガスバリアフィルムを製造する方法としては、主に、プラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法、化学蒸着法)によって、フィルムなどの基材上にガスバリア層を形成する方法や、ポリシラザンを主成分とする塗布液を基材上に塗布した後、表面処理を施してガスバリア層を形成する方法、あるいはそれらを併用する方法が知られている。
 しかしながら、これらの製造方法で形成されたガスバリア層には、基材表面の突起やガスバリア層中への異物の混入により生じた微細孔などの欠陥や、ガスバリア層の膨張・収縮により生じた微小なひび割れ(クラック)などの欠陥、取り扱い時の折り曲げや接触などに起因した傷などにより欠陥等が発生してしまうことがある。このような欠陥箇所が生じたガスバリア層では、その欠陥箇所を通じて水蒸気等が透過してしまい、完全にガスを遮断できていない。
 一方、液晶表示装置(LCD)パネルにおいては、軽量・割れない・フレキシブルといった観点から、ガラス基材から樹脂基材へ置き換えることが求められている。しかしながら、ガラス基材に対し、ガスバリア性・透明性・耐熱性等の観点から、全てを満足する樹脂基が無いのが現状である。
 LCDパネルに使われるガスバリア性を有する樹脂基材は、LCD製造工程を経るため、そのLCD製造工程を経てもガスバリア性が維持されるものでなければならない。また、LCDパネルが使われる環境においても、同様にガスバリア性が維持されるものでなければならない。LCD製造工程において、ガスバリア性に影響を与える工程としては、純水やアルカリ水などによる洗浄工程とパターン電極(TCF)作製時の200℃程度の加熱工程等がある。また、LCD使用環境においては、高温高湿環境にさらされることがある。これら高温高湿、純水への浸漬、高温処理においてもガスバリア性が維持されること、また、透明性や基材変形といったその他性能も維持されることが求められている。
 このようなガスバリア層の課題に対して、水蒸気の透過を抑制する様々な改良技術が開示されている。
 例えば、特許文献1に記載の発明では、高い水蒸気バリア性を奏するため、ガスバリア層の他に捕水層を設ける技術について開示されている。
 また、特許文献2に記載の発明では、2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、2層の無機ガスバリア層の間に少なくとも1層のアルカリ土類金属一酸化物からなる吸湿性層を形成することで、水蒸気バリア性能を高める技術について開示されている。
 また、特許文献3に記載の発明では、透明基板上に少なくとも1層の金属窒化物膜が形成されてなる透明積層体において、その金属窒化物膜が、少なくとも酸素分子及び/又は水分子が存在する雰囲気中において酸化されうるものにした技術について開示されている。
 また、特許文献4に記載の発明では、防湿性フィルムに吸湿性フィルムを挟み込むことで水蒸気バリア性を向上させる技術について開示されている。
 また、特許文献5に記載の発明では、基材上にSi原子及び酸素原子を含むバリア層を有するバリアフィルムであって、2層以上のバリア層を積層する方法、あるいはバリア層の形成方法として、基材上にケイ素化合物を含有する塗布液を塗布した後、真空紫外線を照射して、ケイ素化合物を含有するバリア層を形成する方法が記載されている。
 しかしながら、これら提案されているガスバリアフィルム等は、いずれも高温高湿環境下での保存、純水への浸漬、高温処理等によってガスバリア性能が劣化することがあることが判った。また、ガスバリア性以外にも、高温処理によるガスバリア膜の変形や変色等があることも判明した。
特開2009-90633号公報 特開2006-82241号公報 特開2009-29070号公報 特開平7-153571号公報 特開2011-31610号公報
 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その課題は、高い水蒸気バリア性能を有するとともに、耐水性、耐熱性、透明性、平滑性に優れた水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器を提供することである。
 本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
 1.ガス透過性を有する基材上に、少なくとも1層の水蒸気バリア層と少なくとも1層の保護層とを有する水蒸気バリアフィルムであって、該水蒸気バリア層が、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であり、該保護層が、ポリシロキサンを含有する塗布液を塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であることを特徴とする、水蒸気バリアフィルム。
 2.前記ポリシロキサンが、下記一般式(a)で表される化合物であることを特徴とする、前記1に記載の水蒸気バリアフィルム。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
〔式中、R~Rは、各々同一又は異なる炭素数1~8の有機基を表す。この際、前記R~Rは、アルコキシ基及び水酸基のいずれかを含む。mは1以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は1000以上、20000以下である。〕
 3.前記水蒸気バリア層の膜厚が50nm以上、1.0μm以下であり、かつ、前記保護層の膜厚が、100nm以上、10μm以下であることを特徴とする、前記1または2に記載の水蒸気バリアフィルム。
 4.前記水蒸気バリア層の形成に用いる真空紫外光の積算光量が、1000mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であり、かつ、前記保護層の形成に用いる真空紫外光の積算光量が、500mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であることを特徴とする、前記1から3のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
 5.前記水蒸気バリア層及び前記保護層が、加熱温度が50℃以上、200℃以下の加熱工程を経て形成されることを特徴とする、前記1から4のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
 6.前記基材が、線膨張係数が50ppm/℃以下、かつ、全光線透過率が90%以上であることを特徴とする、前記1から5のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
 7.ガス透過性を有する基材上に、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して水蒸気バリア層を形成する工程と、前記水蒸気バリア層上に、ポリシロキサンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して保護層を形成する工程と、を含むことを特徴とする、水蒸気バリアフィルムの製造方法。
 8.前記1から6のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム、または前記7に記載の方法により製造された水蒸気バリアフィルムにより封止された電子デバイスを有することを特徴とする、電子機器。
 本発明により、高い水蒸気バリア性能を有するとともに、耐水性、耐熱性、透明性、及び平滑性に優れた水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器を提供することができる。
本発明の水蒸気バリアフィルムの代表的な構成の一例を示す断面図である。
 以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
 本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、ガス透過性を有する基材上に、少なくとも1層の水蒸気バリア層と少なくとも1層の保護層とを有する水蒸気バリアフィルムであって、該水蒸気バリア層が、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であり、該保護層が、ポリシロキサンを含有する塗布液を塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であることを特徴とする水蒸気バリアフィルムにより、高い水蒸気バリア性能を有するとともに、耐水性、耐熱性、透明性、及び平滑性に優れた水蒸気バリアフィルムを実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
 以下、本発明の水蒸気バリアフィルム及びその製造方法の詳細について説明する。
 図1は、本発明の水蒸気バリアフィルムの代表的な構成の一例を示す断面図である。
 図1において、本発明の水蒸気バリアフィルム1は、基材2上に、少なくとも1層の水蒸気バリア層4及び少なくとも1層の保護層5を有する。
 本発明に係る水蒸気バリア層4は、ポリシラザンを含む塗布液を塗布、乾燥して製膜した後に、真空紫外光を照射して形成されたポリシラザン改質層からなるバリア層である。また、本発明に係る保護層5は、ポリシロキサンを含む塗布液を塗布、乾燥して製膜した後に、真空紫外光を照射して形成されたポリシロキサン改質層からなる保護層である。
 また、基材2の平滑性や基材2に対する水蒸気バリア層4の密着性を向上させるため、必要に応じて、平滑層やアンカーコート層を中間層3として基材表面に設けることができる。
 以下、本発明の水蒸気バリアフィルムの構成について詳細に説明する。
 〔基材〕
 本発明の水蒸気バリアフィルムを構成するガス透過性を有する基材2は、可撓性を有する折り曲げ可能なフィルム基材であることが好ましい。この基材2は、水蒸気バリア性を有する水蒸気バリア層や保護層を保持することができるフィルム状の基材であれば、特に限定されるものではない。
 ここで、本発明でいう「ガス透過性を有する」とは、モコン法に従いMOCON社製PERMATRAN-W3/33を用いて、JIS規格のK7129法(温度40℃、湿度90%RH)に基づいて測定した水蒸気透過率が、0.5g/m/日以上であるものと定義する。
 なお、本発明に用いられる基材としては、基材上にアンカーコート層や平滑層などの各種中間層を積層した基材であってもよい。
 本発明に係る基材2に適用可能な樹脂材料としては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ナイロン(Ny)、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等の樹脂材料からなる樹脂フィルム、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルム(製品名シルプラス、新日鐵化学株式会社製)、さらには上記した樹脂フィルムを2層以上積層して構成される積層樹脂フィルム等を用いることができる。
 これら樹脂フィルムのうち、コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)等のフィルムが好ましく用いられる。
 また、デバイスを封止する加工工程で高温処理が必要な場合には、耐熱性と透明性を両立した透明ポリイミドのフィルム、例えば、東洋紡株式会社製の透明ポリイミド系フィルム タイプHMや、三菱瓦斯化学株式会社製の透明ポリイミド系フィルム ネオプリムL L-3430などを好ましく用いることができる。
 本発明に係る基材の厚さは5~500μm程度が好ましく、さらに好ましくは25~250μmである。
 また、本発明に係る基材は、線膨張係数が50ppm/℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは1ppm/℃以上、50ppm/℃以下である。
 線膨張係数が50ppm/℃以下の基材を適用することで、液晶表示装置(LCD)パネルに基板として使用した場合、環境温度変化等に対する色ズレの発生を抑制することができる。
 本発明で規定する線膨張係数は、下記の方法に従って求めた値を採用するものとする。より具体的には、セイコーインスツル社製のEXSTAR TMA/SS6000型熱応力歪測定装置を用いて、測定する基材を、窒素雰囲気下、1分間に5℃の割合で温度を30℃から50℃まで上昇させた後、一旦ホールドし、再び1分間に5℃の割合で温度を上昇させて30~150℃の時の値を測定して、線膨張係数を求める。測定は荷重を5gにし、引張モードで行う。
 また、本発明に係る基材は、全光線透過率が90%以上であることが好ましい。全光線透過率が90%以上の基材を適用することで、液晶表示装置(LCD)パネルに基板として使用した場合、高い輝度得ることができる。
 本発明でいう「全光線透過率」は、分光光度計(可視紫外線分光光度計 UV-2500PC 島津製作所)を用いて、ASTM D-1003規格に従って可視光線の入射光量に対する全透過光量を測定し、可視光域における平均透過率を意味する。
 また、樹脂材料を用いた基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。
 上記の樹脂材料からなる基材は、従来公知の一般的な製法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、または基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2~10倍であることが好ましい。
 次いで、本発明の水蒸気バリアフィルムの各構成層について説明する。
 〔水蒸気バリア層〕
 本発明においては、水蒸気バリア層がポリシラザン改質層を含むことを特徴とする。前記ポリシラザン改質層は、基材上(基材上に中間層が形成されている場合には、基材上または中間層上)に、ポリシラザンを含む塗布液(以下、「ポリシラザン含有塗布液」とも称する)を用いて塗布、乾燥して製膜した後、得られた塗膜に真空紫外光を照射する、湿式塗布法によって形成される。
 本発明に係る水蒸気バリア層の形成に適用する「ポリシラザン」とは、珪素-窒素結合を有するポリマーであり、Si-N、Si-H、N-H等の結合を有するSiO、Si及び両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。
 ポリシラザン含有塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
 水蒸気バリア層の膜厚は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、水蒸気バリア層の膜厚は、10nm~10μm程度であることが好ましく、さらに好ましくは50nm~1μmである。水蒸気バリア層の膜厚が10nm以上であれば十分なバリア性を得ることができ、水蒸気バリア層の膜厚が10μm以下であれば、水蒸気バリア層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ、高い光線透過性を実現できる。
 また、本発明に係る水蒸気バリア層は、加熱工程を経て形成されることが好ましい。前記加熱工程の加熱温度は、50℃以上、200℃以下であることが好ましい。加熱温度が50℃以上であれば十分なバリア性を得ることができ、200℃以下であれば、基材に変形を与えることなく平滑性の高い水蒸気バリア層を形成することができる。
 該加熱工程で用いる加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することができ、加熱雰囲気としては、大気下、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空下、酸素濃度をコントロールした減圧下などで行うことができる。
 また、ポリシラザンとしては、基材の性状を損なわないように塗布するために、比較的低温でセラミック化してシリカに変性する化合物が好ましく、例えば、特開平8-112879号公報に記載の下記一般式(1)で表される単位からなる主骨格を有する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記一般式(1)において、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基を表す。
 本発明では、得られる水蒸気バリア層としての緻密性の観点から、R、R、及びRの全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
 また、そのSiと結合する水素原子部分の一部がアルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地である基材等との接着性が改善され、かつ、硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができることから、より膜厚(平均膜厚)を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。そこで用途に応じて適宜、パーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してもよく、混合して使用することもできる。
 パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と、6及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600~2000程度(ポリスチレン換算)で、液体または固体の物質があり、その状態は分子量により異なる。これらは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有塗布液として使用することができる。
 低温でセラミック化するポリシラザンの他の例としては、上記一般式(1)で表される単位からなる主骨格を有するポリシラザンに、珪素アルコキシドを反応させて得られる珪素アルコキシド付加ポリシラザン(例えば、特開平5-238827号公報参照)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(例えば、特開平6-122852号公報参照)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(例えば、特開平6-240208号公報参照)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(例えば、特開平6-299118号公報参照)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(例えば、特開平6-306329号公報参照)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(例えば、特開平7-196986号公報参照)等が挙げられる。
 ポリシラザン含有塗布液に含まれる有機溶媒としては、ポリシラザンと容易に反応するような特性を有するアルコール系や水分以外のものを用いることが好ましい。従って、具体的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒や、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。詳しくは、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の炭化水素、塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等がある。これらの有機溶媒は、ポリシラザンの溶解度や有機溶媒の蒸発速度等の特性にあわせて選択し、複数の有機溶媒を混合してもよい。
 ポリシラザン含有塗布液中におけるポリシラザン濃度は、目的とするポリシラザン改質層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、0.2~35質量%程度であることが好ましい。
 ポリシラザン含有塗布液中には、酸化珪素化合物への転化を促進するため、アミンや金属の触媒を添加することもできる。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製のアクアミカ NAX120-20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。
 本発明に用いるポリシラザン含有塗布液により形成された塗膜は、真空紫外光照射による改質処理前または改質処理中に含まれる水分の量が制御されていることが好ましい。
 真空紫外光照射による改質処理前または改質処理中に、ポリシラザン改質層中に入りうる水分の供給源としては、例えば、基材表面からの移行、あるいは雰囲気中の水蒸気の吸収がある。基材側からポリシラザン改質層中に移行する水分の制御は、ポリシラザン含有塗布液を塗布する前に基材を一定の温度湿度環境下で保存して、基材の含水量を所望の値に制御することにより行うことができる。所望の値は、後述の雰囲気中の湿度によって異なるが、通常、質量として1000ppm以下、好ましくは300ppm以下である。
 ポリシラザン含有塗布液を基材上に塗布、乾燥する工程においては、主に有機溶媒を取り除くため、乾燥を熱処理等によって適宜行うことができる。熱処理は、高温、短時間で行うことが好ましいが、樹脂フィルムである基材に対する熱ダメージを考慮し、温度と処理時間を適宜決定することが好ましい。例えば、基材として、ガラス転位温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を用いる場合には、熱処理温度は150℃以下に設定することが好ましい。処理時間は溶媒が除去され、かつ、基材への熱ダメージが少なくなるように短時間に設定することが好ましく、熱処理温度が150℃以下であれば30分以内に設定することができる。
 ポリシラザン含有塗布液を基材上に塗布、乾燥する工程における雰囲気は、比較的低湿に制御されていることが好ましいが、低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)であり、より好ましい露点温度は-8℃(温度25℃/湿度10%)以下であり、さらに好ましい露点温度は-31℃(温度25℃/湿度1%)以下である。また、水分を取り除きやすくするため、減圧乾燥してもよい。減圧乾燥における圧力は常圧~0.1MPaを選ぶことができる。
 〈ポリシラザンの改質処理:真空紫外光照射処理〉
 本発明におけるポリシラザンの改質処理とは、ポリシラザン化合物の一部または全部が、酸化珪素または酸化窒化珪素への転化する反応をいう。
 この改質処理は、ポリシラザンの転化反応に基づく公知の方法を選ぶことができる。ポリシラザン化合物の置換反応による酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜の形成には450℃以上の高温が必要であり、樹脂フィルムを基材に用いたフレキシブル基板においては、適応が難しい。従って、本発明の水蒸気バリアフィルムを作製するに際しては、プラスチック基板への適用という観点から、より低温で転化反応が可能な真空紫外光を照射して改質する方法を適用することを特徴とする。
 本発明における水蒸気バリアフィルムの製造方法において、ポリシラザン含有塗布液を塗布、乾燥して得られた塗膜は、真空紫外光に照射による処理で改質する。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成することが可能である。なお、本発明でいう真空紫外光とは、10~200nmの波長を有する電磁波を含む紫外光をいう。
 この真空紫外光照射により、セラミックス化に寄与するOとHOや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化される。そして、励起したポリシラザンのセラミックス化が促進され、得られるセラミックス膜が緻密になる。真空紫外光照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。
 本発明での真空紫外光照射処理には、常用されているいずれの紫外線発生装置も使用することが可能である。
 真空紫外光の照射は、照射される改質前のポリシラザン層を担持している基材2がダメージを受けない範囲で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
 基材にプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20~300mW/cm、好ましくは50~200mW/cmになるように基材-真空紫外線照射ランプ間の距離を設定し、0.1秒~10分間の照射を行うことができる。
 また、本発明においては、ポリシラザン層を改質して水蒸気バリア層を形成する際の真空紫外光の積算光量としては、1000mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であることが好ましい。真空紫外光の積算光量が1000mJ/cm以上であれば十分なバリア性能を得ることができ、10,000mJ/cm以下であれば、基材に変形を与えることなく平滑性の高い水蒸気バリア層を形成することができる。
 一般に、紫外線照射時の基材温度が150℃以上になると、基材がプラスチックフィルム等の場合には、基材が変形したりその強度が劣化したりするなど、基材の特性が損なわれることになる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムなどの場合には、より高温での改質処理が可能である。従って、この紫外線照射時の基材温度としては、一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。
 このような真空紫外線の発生手段としては、例えば、エキシマランプ等が挙げられる。また、発生させた紫外線を改質前のポリシラザン層に照射する際には、効率向上と均一な照射を達成する観点から、発生源からの紫外線を反射板で反射させてから改質前のポリシラザン層に当てることもできる。
 紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適用可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。基材が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材やポリシラザン改質層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒~10分であり、好ましくは0.5秒~3分である。
 また、本発明に係る真空紫外光(VUV)を照射する際の酸素濃度は、300ppm~10000ppm(1%)とすることが好ましく、更に好ましくは、500ppm~5000ppmである。このような酸素濃度の範囲に調整することにより、酸素過多の水蒸気バリア層4の生成を防止してバリア性の劣化を防止することができる。
 真空紫外光(VUV)照射時にこれら酸素以外のガスとしては乾燥不活性ガスを用いることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。
 酸素濃度は、照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。
 本発明においては、前述の通り、改質処理は、真空紫外光照射によって行われる。真空紫外光照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100~200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100~180nmの波長の光のエネルギーを用い、光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、原子の結合を直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温で酸化珪素膜の形成を行う方法である。これに必要な真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。
 なお、Xe、Kr、Ar、Ne等の希ガスの原子は化学的に結合して分子を形成しないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電等によりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は、他の原子と結合して分子を形成することができる。例えば、希ガスがキセノンの場合には、
  e+Xe→Xe
  Xe+2Xe→Xe +Xe
  Xe →Xe+Xe+hν(172nm)
となり、励起されたエキシマ分子であるXe が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光(真空紫外光)を発光する。
 エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を低く保つことができる。さらには始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。
 エキシマ発光を得るには、誘電体バリア放電を用いる方法が知られている。誘電体バリア放電とは、両電極間に誘電体(エキシマランプの場合は透明石英)を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電である。
 また、効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外には無電極電界放電も知られている。無電極電界放電とは、容量性結合による放電であり、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極及びその配置は、基本的には誘電体バリア放電と同じでよいが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られる。
 そして、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン膜の改質を実現できる。従って、波長185nm、254nmの紫外線を発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて、高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板、樹脂フィルム等への照射を可能としている。
 また、エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で単一波長のエネルギーを照射するため、照射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を有する。このため、熱の影響を受けやすいとされるポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムを基材とする水蒸気バリアフィルムへの照射に適している。
 〔保護層〕
 次いで、本発明に係る保護層の詳細について説明する。
 本発明においては、保護層がポリシロキサン改質層を含むことを特徴とする。前記ポリシロキサン改質層は、上記水蒸気バリア層上に、ポリシロキサンを含む塗布液(以下、「ポリシラザン含有塗布液」とも称する)を用いて塗布、乾燥して製膜した後、得られた塗膜に真空紫外光を照射する、湿式塗布法によって形成される。
 ポリシロキサン含有塗布液は、主には、ポリシロキサン及び有機溶媒を含有する。
 本発明に係る保護層の形成に適用可能なポリシロキサンとしては、特に制限はないが、下記一般式(a)で表されるオルガノポリシロキサンが、特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 上記一般式(a)において、R~Rは、各々同一又は異なる炭素数1~8の有機基を表す。R~Rは、アルコキシ基及び水酸基のいずれかを含む。
 R~Rで表される炭素数1~8の有機基としては、例えば、γ-クロロプロピル基、3,3,3-トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、ビニル基、フェニル基、γ-メタクリルオキシプロピル基等の(メタ)アクリル酸エステル基、γ-グリシドキシプロピル基等のエポキシ含有アルキル基、γ-メルカプトプロピル基等のメルカプト含有アルキル基、γ-アミノプロピル基等のアミノアルキル基、γ-イソシアネートプロピル基等のイソシアネート含有アルキル基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基等の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の脂環状アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基等の直鎖状若しくは分岐状アルコキシ基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、カプロイル基等のアシル基等が挙げられる。
 また、本発明に係る一般式(a)においては、mが1以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1,000~20,000であることが特に好ましい。該オルガノポリシロキサンのポリスチレン換算の重量平均分子量が1000以上であれば、形成する保護層に亀裂が生じ難く、水蒸気バリア性を維持することができ、20,000以下であれば、形成される保護層の硬化が充分となり、そのため得られる保護層として十分な硬度が得られる。
 本発明に適用可能な有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、非プロトン系溶媒等が挙げられる。
 ここで、アルコール系溶媒としては、n-プロパノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、iso-ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、n-ペンタノール、iso-ペンタノール、2-メチルブタノール、sec-ペンタノール、tert-ペンタノール、3-メトキシブタノール、n-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、sec-ヘキサノール、2-エチルブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどが好ましい。
 ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル-iso-ブチルケトン、メチル-n-ペンチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ヘキシルケトン、ジ-iso-ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、2-ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、フェンチョンなどのほか、アセチルアセトン、2,4-ヘキサンジオン、2,4-ヘプタンジオン、3,5-ヘプタンジオン、2,4-オクタンジオン、3,5-オクタンジオン、2,4-ノナンジオン、3,5-ノナンジオン、5-メチル-2,4-ヘキサンジオン、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ヘプタンジオンなどのβ-ジケトン類などが挙げられる。
 アミド系溶媒としては、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-エチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-エチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド、N-メチルピロリドン、N-ホルミルモルホリン、N-ホルミルピペリジン、N-ホルミルピロリジン、N-アセチルモルホリン、N-アセチルピペリジン、N-アセチルピロリジンなどが挙げられる。
 エステル系溶媒としては、ジエチルカーボネート、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、酢酸n-プロピル、酢酸iso-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸iso-ブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸n-ペンチル、酢酸sec-ペンチル、酢酸3-メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2-エチルブチル、酢酸2-エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n-ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸iso-アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ-n-ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル、乳酸n-アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
 非プロトン系溶媒としては、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N,N′,N′-テトラエチルスルファミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、N-メチルモルホロン、N-メチルピロール、N-エチルピロール、N-メチルピペリジン、N-エチルピペリジン、N,N-ジメチルピペラジン、N-メチルイミダゾール、N-メチル-4-ピペリドン、N-メチル-2-ピペリドン、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジメチルテトラヒドロ-2(1H)-ピリミジノンなどを挙げることができる。
 以上の有機溶媒は、1種あるいは2種以上を混合して使用することができる。
 有機溶媒としては、上記の有機溶媒のなかではアルコール系溶媒が好ましい。
 ポリシロキサン含有塗布液の塗布方法としては、スピンコート、ディッピング、ローラーブレード、スプレー法などが挙げられる。
 保護層の膜厚は、100nm~10μmの範囲が好ましい。保護層の膜厚が100nm以上であれば、高湿下でのバリア性を確保することができ、10μm以下であれば、保護層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ、高い光線透過性を実現できる。
 また、保護層の膜密度は、通常、0.35~1.2g/cmであり、好ましくは0.4~1.1g/cm、さらに好ましくは0.5~1.0g/cmである。膜密度が0.35g/cm以上であれば、十分な塗膜の機械的強度を得ることができる。
 ポリシロキサン含有塗布液によって得られた塗膜をポリシロキサン改質膜に変換する際に用いる真空紫外光としては、前述の水蒸気バリア層の形成で説明したのと同様の真空紫外光照射処理を適用することができる。
 また、本発明に係るポリシロキサン層を改質して保護層を形成する際の真空紫外光の積算光量としては、500mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であることが好ましい。真空紫外光の積算光量が500mJ/cm以上であれば十分なバリア性能を得ることができ、10,000mJ/cm以下であれば、基材に変形を与えることなく平滑性の高い保護層を形成することができる。
 また、本発明に係る保護層は、加熱工程を経て形成されることが好ましい。前記加熱工程の加熱温度は、50℃以上、200℃以下であることが好ましい。加熱温度が50℃以上であれば十分なバリア性を得ることができ、200℃以下であれば、基材に変形を与えることなく平滑性の高い保護層を形成することができる。
 該加熱工程で用いる加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することができ、加熱雰囲気としては、大気下、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空下、酸素濃度をコントロールした減圧下などで行うことができる。
 〔その他の構成層〕
 次いで、本発明の水蒸気バリアフィルムに適用可能な水蒸気バリア層及び保護層以外の構成層について説明する。当該構成層としては、アンカーコート層、平滑層、ブリードアウト防止層等の基材上に設けられる中間層が挙げられる。
 (アンカーコート層)
 本発明の水蒸気バリアフィルムにおいては、水蒸気バリア層4と基材2との密着性を向上させ、かつ、高い平滑性を得る観点から、必要に応じて、基材2上にアンカーコート層を形成してもよい。
 このアンカーコート層の形成に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等が用いられうる。当該アンカーコート剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。
 上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により基材上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコート層を形成することができる。
 このアンカーコート剤の塗布量としては、乾燥状態で0.1~5g/m程度が好ましい。
 (平滑層)
 また、本発明の水蒸気バリアフィルムにおいては、基材上に平滑層を設けてもよい。平滑層は基材の一方の面または両面に形成される。
 平滑層は、微小な突起等が存在する基材の粗面を平坦化し、基材表面の突起等によって基材に成膜する水蒸気バリア層などに凹凸やピンホールが生じないようにするために設けられる。このような平滑層は、例えば、感光性樹脂を硬化させて形成される。
 この平滑層の形成に用いられる感光性樹脂としては、例えば、ラジカル反応性不飽和結合を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性モノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。反応性モノマーは、1種または2種以上の混合物として、あるいは、その他の化合物との混合物として使用することができる。
 また、感光性樹脂の組成物は、光重合開始剤を含有する。光重合開始剤は、1種または2種以上の組み合わせで使用することができる。
 この平滑層を基材の表面に形成する方法は、特に制限はないが、例えば、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウェットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法を適用することが好ましい。
 また、平滑層を形成する際には、必要に応じて、上記した感光性樹脂に酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、形成した平滑層への成膜性向上や、平滑層に成膜された膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。
 なお、感光性樹脂を溶媒に溶解または分散させた塗布液を用いて平滑層を形成する際に使用する溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α-もしくはβ-テルピネオール等のテルペン類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン、ジエチルケトン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2-メトキシエチルアセテート、シクロヘキシルアセテート、2-エトキシエチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、3-エトキシプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
 また、平滑層の平滑性は、JIS B 0601で規定される表面粗さで表現される値で、最大断面高さRt(p)が、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。Rtが10nm以上であれば、その後のポリシラザン含有塗布液を塗布する段階で、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で平滑層表面に塗工手段が接触する場合に、安定した塗布性が得られる。また、Rtが30nm以下であれば、ポリシラザン含有塗布液の塗布時に生じうる凹凸を平滑化することができる。
 また、平滑層を形成する際に加える添加剤としての好ましい態様のひとつは、感光性樹脂中に、表面に光重合反応性を有する感光性基が導入された反応性シリカ粒子(以下、単に「反応性シリカ粒子」とも称する)を含むものである。ここで、光重合性を有する感光性基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基に代表される重合性不飽和基等を挙げることができる。また、感光性樹脂は、この反応性シリカ粒子の表面に導入された光重合反応性を有する感光性基と光重合反応可能な化合物、例えば、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を含むものであってもよい。また感光性樹脂としては、このような反応性シリカ粒子や重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物に適宜汎用の希釈溶剤を混合することによって固形分を調整したものを用いることができる。
 ここで、反応性シリカ粒子の平均粒子径は、0.001~0.1μmであることが好ましい。平均粒子径をこのような範囲にすることにより、後述する無機粒子からなるマット剤と組合せて用いることによって、防眩性と解像性とをバランスよく満たす光学特性と、ハードコート性とを兼ね備えた平滑層を形成し易くなる。なお、このような効果をより得やすくする観点から、反応性シリカ粒子の平均粒子径は、0.001~0.01μmであることがより好ましい。
 本発明において、平滑層中には、上述のような無機粒子からなるマット剤を質量比として20質量%以上、60質量%以下含有することが好ましい。マット剤が20質量%以上であれば、水蒸気バリア層との密着性が向上する。一方、マット剤が60質量%以下であれば、フィルムを湾曲させることを抑制し、加熱処理を行った場合にクラックの発生を防止でき、水蒸気バリアフィルムの透明性や屈折率等の光学的物性に影響を及ぼすことがない。
 なお、本発明では、重合性不飽和基修飾加水分解性シランが、加水分解性シリル基の加水分解反応によって、シリカ粒子との間に、シリルオキシ基を生成して化学的に結合しているようなものを、反応性シリカ粒子として用いることができる。加水分解性シリル基としては、例えば、アルコキシシリル基、アセトキシシリル基等のカルボキシリレートシリル基、クロロシリル基等のハロゲン化シリル基、アミノシリル基、オキシムシリル基、ヒドリドシリル基等が挙げられる。重合性不飽和基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基、スチリル基、エチニル基、シンナモイル基、マレート基、アクリルアミド基等が挙げられる。
 本発明において、平滑層の厚さは、1~10μmであることが好ましく、2~7μmであることがより好ましい。1μm以上にすることにより、平滑層を有する水蒸気バリアフィルムとしての平滑性を十分なものにしやすくなり、10μm以下にすることにより、水蒸気バリアフィルムの光学特性のバランスを調整しやすくなると共に、平滑層を水蒸気バリアフィルムの一方の面にのみ設けた場合に、水蒸気バリアフィルムのカールを抑えやすくすることができる。
 (ブリードアウト防止層)
 また、本発明に係る基材には、ブリードアウト防止層を形成してもよい。
 ブリードアウト防止層は、フィルムを加熱した際に、平滑層を有する基材中から未反応のオリゴマー等が移行して、フィルム表面を汚染する現象を抑制する目的で、平滑層を有する基材の平滑層とは反対の面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば、基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。
 ブリードアウト防止層は、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を含む。当該不飽和有機化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物、あるいは分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を挙げることができる。
 その他の添加剤として、マット剤を含有してもよい。マット剤としては、平均粒子径が0.1~5μm程度の無機粒子が好ましい。このような無機粒子としては、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらのマット剤は、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。なお、無機粒子からなるマット剤は、ハードコート剤の固形分100質量部に対して好ましくは2質量部以上、より好ましくは4質量部以上、さらに好ましくは6質量部以上、好ましくは20質量部以下、より好ましくは18質量部以下、さらに好ましくは16質量部以下の割合で混合される。
 また、ブリードアウト防止層には、ハードコート剤及びマット剤以外の成分として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。
 熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
 熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。
 電離放射線硬化性樹脂としては、光重合性プレポリマーもしくは光重合性モノマー等の1種または2種以上を混合した電離放射線硬化塗料に、電離放射線(紫外線または電子線)を照射することで硬化するものを使用することができる。ここで光重合性プレポリマーとしては、1分子中に2個以上のアクリロイル基を有し、架橋硬化することにより3次元網目構造となるアクリル系プレポリマーが特に好ましく使用される。このアクリル系プレポリマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート等が使用できる。また光重合性モノマーとしては、上記に記載した多価不飽和有機化合物等が使用できる。
 光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾインベンゾエート、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパン、α-アシロキシムエステル、チオキサンソン類等が挙げられる。
 以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、マット剤及び必要に応じて添加される他の成分を配合して、所定の希釈溶剤を加えて塗布液として調製し、その塗布液を基材の表面に従来公知の塗布方法によって塗布した後、電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。なお、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる100~400nm、好ましくは200~400nmの波長領域の紫外線を照射する手法、または走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射する手法により行うことができる。
 ブリードアウト防止層の厚さとしては、好ましくは1~10μm、より好ましくは2~7μmである。ブリードアウト防止層の厚さを1μm以上にすることにより、水蒸気バリアフィルムとしての耐熱性を十分なものにしやすくなり、10μm以下にすることにより、水蒸気バリアフィルムの光学特性のバランスを調整しやすくなると共に、平滑層を水蒸気バリアフィルムの一方の面に設けた場合におけるその水蒸気バリアフィルムのカールを抑えやすくすることができる。
 〔電子デバイス〕
 本発明の水蒸気バリアフィルムは、太陽電池、液晶表示素子、有機EL素子等の電子デバイスを封止する封止フィルムとして用いることができる。
 この水蒸気バリアフィルムを封止フィルムとして用いた電子機器である有機ELパネルを一例として簡単に説明する。
 有機ELパネルは、水蒸気バリアフィルムと、水蒸気バリアフィルム上に形成されたITOなどの透明電極と、透明電極を介して水蒸気バリアフィルム上に形成された有機EL素子と、その有機EL素子を覆うように接着剤層を介して配設された対向フィルム等を備えている。なお、透明電極は、有機EL素子の一部を成すともいえる。
 この水蒸気バリアフィルムにおける水蒸気バリア層が形成された面に、透明電極と有機EL素子が形成されるようになっている。
 また、対向フィルムは、アルミ箔などの金属フィルムのほか、本発明の水蒸気バリアフィルムを用いてもよい。対向フィルムに水蒸気バリアフィルムを用いる場合、水蒸気バリア層が形成された面を有機EL素子に向けて、接着剤層によって貼付するようにすればよい。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
 実施例1
 《基材の作製》
 〔基材(ア)の作製〕
 熱可塑性樹脂基材(基材)として、両面に易接着加工された厚さ125μmのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、極低熱収PET Q83)を用い、基材の一方の面にブリードアウト防止層1を、基材のもう一方の面に平滑層1を形成して、基材(ア)を作製した。ブリードアウト防止層1及び平滑層1は、以下のように形成した。なお、PETとは、ポリエチレンテレフタレートの略称である。
 〈ブリードアウト防止層1の形成〉
 上記熱可塑性樹脂基材の一方の面に、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7535を、ブリードアウト防止層の膜厚が4.0μmとなるように塗布した後、高圧水銀ランプを使用し、空気雰囲気下、照射エネルギー量1.0J/cm、乾燥条件80℃で、3分間の硬化処理を行い、ブリードアウト防止層を形成した。
 〈平滑層1の形成〉
 上記熱可塑性樹脂基材のブリードアウト防止層1を形成した面とは反対の面に、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR Z7501を、平滑層の膜厚が4.0μmとなるように塗布した後、80℃で3分間乾燥した。次に、高圧水銀ランプを使用し、空気雰囲気下、照射エネルギー量1.0J/cmで照射、硬化して、平滑層1を形成した。
 上記方法で形成した平滑層1表面のJIS B 0601で規定される方法に準拠して測定した表面粗さRzは、約25nmであった。この際、前記表面粗さは、SII社製のAFM(原子間力顕微鏡)SPI3800N DFMを用いて測定した。一回の測定範囲は80μm×80μmとして測定箇所を変えて三回の測定を行い、それぞれの測定で得られたRzの値を平均したものを測定値とした。
 また、上記作製した基材(ア)の線膨張係数は、65ppm/℃であった。この際、前記線膨張係数は以下のように測定した。具体的には、セイコーインスツル社製のEXSTAR TMA/SS6000型熱応力歪測定装置を用いて、測定する基材(ア)を、窒素雰囲気下、1分間に5℃の割合で温度を30℃から50℃まで上昇させた後、一旦ホールドし、再び1分間に5℃の割合で温度を上昇させ、30~150℃における値を測定して、線膨張係数を求めた。
 〔基材(イ)の作製〕
 耐熱性基材として、両面に易接着加工が施された200μm厚みの透明ポリイミド系フィルム(三菱瓦斯化学株式会社製、ネオプリムL)を用い、基材の両面に平滑層2、3を形成して、基材(イ)を作製した。平滑層2及び3は、以下のように形成した。
 〈平滑層2の形成〉
 トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(エポライト100MF 共栄社化学社製)8.0g、エチレングリコールジグリシジルエーテル(エポライト40E 共栄社化学社製)5.0g、オキセタニル基を有するシルセスキオキサン:OX-SQ-H(東亞合成社製)12.0g、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン32.5g、Al(III)アセチルアセトネート2.2g、メタノールシリカゾル(日産化学社製、固形分濃度30質量%)134.0g、BYK333(ビックケミー・ジャパン社製、シリコン系界面活性剤)0.1g、ブチルセロソルブ125.0g、及び0.1モル/Lの塩酸水溶液15.0g混合し、充分に攪拌した。これを室温でさらに静置脱気して、平滑層塗布液を調製した。
 上記耐熱性基材の一方の面を定法によりコロナ放電処理を施した後、上記で調製した平滑層塗布液を、平滑層の膜厚が4.0μmとなるように塗布した後、80℃で3分間乾燥した。更に、120℃で10分間の加熱処理を施して、平滑層2を形成した。
 〈平滑層3の形成〉
 上記耐熱性基材の平滑層2を形成した面とは反対の面に、上記平滑層2と同様の方法で平滑層3を形成した。
 形成した基材(イ)の平滑層2及び平滑層3の表面粗さを、基材(ア)に記載の方法と同様の方法で測定したところ、いずれもRzで約20nmであった。
 また、上記作製した基材(イ)の線膨張係数を基材(ア)に記載の方法と同様の方法で測定したところ、線熱膨張係数は40ppm/℃であった。
 〔基材(ウ)の作製〕
 耐熱性基材として、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格としたフィルムである、100μm厚の新日鐵化学社製のシルプラスH100を用いたことを除いては、上記基材(イ)と同様の方法で基材(ウ)を作製した。なお、基材(ウ)の平滑層2及び平滑層3の表面粗さを基材(ア)に記載の方法と同様の方法で測定したところ、Rzはいずれも約20nmであった。
 また、上記作製した基材(ウ)の線膨張係数を基材(ア)に記載の方法と同様の方法で測定したところ、線熱膨張係数は80ppm/℃であった。
 《水蒸気バリアフィルムの作製》
 [水蒸気バリアフィルム1の作製:蒸着法による水蒸気バリア層形成(比較例)]
 真空プラズマCVD装置を用いて、基材(ア)の平滑層1表面上へ水蒸気バリア層1の形成を行った。この際、27.12MHzの高周波電源を使用し、電極間距離は20mmとした。原料ガスであるシランガスを7.5sccmの流量で、アンモニアガスを50sccmの流量で、水素ガスを200sccmの流量で、それぞれ真空チャンバー内へ導入した。次いで、成膜開始時に基板(ア)の温度を100℃とし、成膜時のガス圧を30Paに設定して窒化珪素を主成分とする水蒸気バリア層1を100nmの膜厚で形成し、水蒸気バリアフィルム1を得た。
 [水蒸気バリアフィルム2の作製:蒸着法による水蒸気バリア層形成(比較例)]
 原料ガスであるシランガスを7.5sccmの流量で、アンモニアガスを100sccmの流量で、亜酸化窒素ガスを50sccmの流量で、それぞれ真空チャンバー内へ導入し、次いで、成膜開始時に、基板(イ)の温度を100℃とし、成膜時のガス圧を100Paに設定して酸化窒化珪素を主成分とする水蒸気バリア層2を200nmの膜厚で形成したことを除いては、上記水蒸気バリアフィルム1の作製と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム2を作製した。
 [水蒸気バリアフィルム3の作製:蒸着法による水蒸気バリア層形成(比較例)]
 基材(ア)を用いたことを除いては上記水蒸気バリアフィルム2の作製と同様の方法で、水蒸気バリア層3を有する水蒸気バリアフィルム3を作製した。
 [水蒸気バリアフィルム4の作製:真空紫外線照射法(本発明)]
 〈水蒸気バリア層4の形成〉
 (ポリシラザン層(塗膜)の形成)
 基材(イ)上に、下記に示すポリシラザン含有塗布液4を、スピンコーターを用いて、水蒸気バリア層の膜厚が20nmとなるように塗布、乾燥して、ポリシラザン層を形成した。乾燥は、100℃で2分間行った。
 〈ポリシラザン含有塗布液4の調製〉
 無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NN120-20)と、アミン触媒を固形分で5質量%含有するパーヒドロポリシラザンの20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NAX120-20)を混合して用い、アミン触媒を固形分として1質量%になるように調整した後、ジブチルエーテルで希釈することにより、総固形分量が2質量%のジブチルエーテル溶液として、ポリシラザン含有塗布液4を調製した。
 (真空紫外線照射処理)
 上記形成したポリシラザン層を、100℃で2分間乾燥した後、下記の装置、条件でエキシマ改質処理(真空紫外線照射処理)を施してポリシラザンを改質し、ポリシラザン改質層である水蒸気バリア層4を形成した。改質処理時の露点温度は-20℃で実施した。
 〈真空紫外線照射装置〉
 1)真空紫外線照射装置:(株)エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200
 2)照射紫外線波長:172nm
 3)ランプ封入ガス:Xe
 〈改質処理条件〉
 1)エキシマ光強度:130mW/cm(172nm)
 2)試料と光源の距離:2mm
 3)ステージ加熱温度:95℃
 4)照射装置内の酸素濃度:0.3%
 5)エキシマ光照射時のステージ搬送速度:10mm/秒
 6)エキシマ光照射時のステージ搬送回数:6往復
 真空紫外線照射工程で試料塗布層表面に照射されるエネルギーは、浜松ホトニクス社製の紫外線積算光量計:C8026/H8025 UV POWER METERを用い、172nmのセンサヘッドを用いて測定した。この測定で得られた照射エネルギーを元に、試料ステージの移動速度を調整することで、積算光量が3000mJ/cmとなるように調整した。なお、真空紫外線照射に際しては、照射エネルギー測定時と同様に、10分間のエージング後に行った。
 〈保護層4の形成〉
 (ポリシロキサン層(塗膜)の形成)
 上記水蒸気バリア層4上に、下記ポリシロキサン含有塗布液4を、スピンコーターにより、保護層の膜厚が1000nmとなるように塗布、乾燥してポリシロキサン層を形成した。乾燥条件は、120℃で20分とした。
 〈保護層形成用塗布液4の調製〉
 水酸基含有ポリシロキサン(A1)としてMwが3500のシラノール末端ポリジメチルシロキサン(GE東芝シリコーン社製、商品名:YF-3800)50部、アルコキシ基含有シロキサンポリマー(B1)としてMwが2,000のアルコキシ末端シリコンポリマー(信越化学工業社製、商品名:X40-9225)50部、縮合触媒としてプロピレンブリコールモノプロピルエーテルで500倍に希釈したナトリウムメトキシドの0.6部、及び有機溶媒としてメチルイソブチルケトン66部を加えて、60℃で4時間脱アルコール反応させた。次いで、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン6部を添加し、60℃で2時間シラノール基のキャッピング反応を行い、固形分濃度約55質量%のシロキサン系縮合物を含む塗布液(ポリシロキサン含有塗布液)4を調製した。なお、得られたシロキサン系縮合物の重量平均分子量は5,000であった。
 (真空紫外線照射処理)
 上記形成したポリシロキサン層を、真空紫外線の積算光量を1000mJ/cmに変更したことを除いては、水蒸気バリア層4の形成における真空紫外光照射と同様の方法で、真空紫外線照射処理を施してポリシロキサンを改質し、ポリシロキサン改質層である保護層4を形成した。
 [水蒸気バリアフィルム5~25の作製:真空紫外線照射法(本発明)]
 基材の種類、水蒸気バリア層4の形成における水蒸気バリア層の膜厚、乾燥温度(乾燥時間は2分)、及びポリシラザン層改質時の真空紫外線の照射エネルギー量、並びに保護層4の形成における保護層の膜厚、乾燥温度(乾燥時間は20分)、及びポリシロキサン層改質時の真空紫外線の照射エネルギー量を、それぞれ表1に記載の条件に変更したことを除いては、上記水蒸気バリアフィルム4の作製と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム5~25を作製した。
 [水蒸気バリアフィルム26の作製:真空紫外線照射法(本発明)]
 前記水蒸気バリアフィルム6において、保護層の形成に下記で調製したポリシロキサン含有塗布液26を用いたことを除いては水蒸気バリアフィルム6と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム26を作製した。
 〈ポリシロキサン含有塗布液26の調製〉
 JSR株式会社製の「グラスカHPC7003」と「グラスカHPC404H」とを10:1の割合で混合した。次いで、この混合液をブタノールで2倍に希釈し、更に、その混合液にブチルセロソルブを5.0%添加して、ポリシロキサン含有塗布液26を調製した。このポリシロキサン含有塗布液26の固形分量は、10%である。
 [水蒸気バリアフィルム27の作製:真空紫外線照射法(本発明)]
 保護層の形成に下記で調製したポリシロキサン含有塗布液27を用いたことを除いては水蒸気バリアフィルム6と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム27を作製した。
 〈ポリシロキサン含有塗布液27の調製〉
 モメンティブ社製の「TSF84」をブタノールで2倍に希釈し、更に、この希釈液にブチルセロソルブを5.0%添加して、ポリシロキサン含有塗布液27を調製した。このポリシロキサン含有塗布液27の固形分量は、10%である。
 [水蒸気バリアフィルム28の作製:真空紫外線照射法(本発明)]
 保護層の形成に下記で調製したポリシロキサン含有塗布液28を用いたことを除いては水蒸気バリアフィルム6と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム28を作製した。
 〈ポリシロキサン含有塗布液28の調製〉
 信越シリコーン社製の「X-40-9238」をブタノールで6倍に希釈し、更に、この希釈液にブチルセロソルブを5.0%添加して、ポリシロキサン含有塗布液28を調製した。このポリシロキサン含有塗布液28の固形分量は、10%である。
 [水蒸気バリアフィルム29の作製:保護層 ゾルゲル法形成(比較例)]
 保護層の形成に、下記で調製した塗布液29を用い、ゾルゲル法により保護層を形成したことを除いては、水蒸気バリアフィルム6と同様の方法で、水蒸気バリアフィルム29を作製した。なお、ゾルゲル法による保護層の形成は以下のように行った。すなわち、水蒸気バリア層上に、保護層の膜厚が1000nmとなるように前記塗布液を塗布した後、得られた塗膜を120℃で乾燥することにより保護層を形成した。
 (塗布液29の調製)
 25%アンモニア水溶液5g、超純水320g、及びエタノール600gの混合溶液中に、メチルトリメトキシシラン15g(完全加水分解縮合物換算7.4g)及びテトラエトキシシラン20g(完全加水分解縮合物換算5.8g)を加え60℃で3時間反応をさせた後、マレイン酸を添加してこの溶液のpHを2.5とした。次いで、この溶液にプロピレングリコールモノプロピルエーテル150gを加え、その後、減圧下で濃縮して、固形分含有量6%の塗布液29を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 《水蒸気バリアフィルムの評価》
 〔未処理試料の性能評価〕
 (水蒸気バリア性1の評価)
 〈水蒸気バリア性評価用の装置〉
 蒸着装置:日本電子(株)製 真空蒸着装置JEE-400
 恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
 〈評価に用いる原材料〉
 水分と反応して腐食する金属:カルシウム(粒状)
 水蒸気不透過性の金属:アルミニウム(平均φ:4mm、粒状)
 〈水蒸気バリア性評価用試料の作製〉
 上記真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE-400)を用い、上記作製した各水蒸気バリアフィルムの水蒸気バリア層を形成した面側に、マスクを通して12mm×12mmのサイズで金属カルシウムを蒸着させた。
 その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面にアルミニウムを蒸着させて仮封止をした。次いで、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下に移して、アルミニウム蒸着面に封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス社製)を介して厚さ0.2mmの石英ガラスを貼り合わせ、紫外線を照射して樹脂を硬化接着させて本封止することで、各水蒸気バリア性評価用試料を作製した。
 〈水蒸気バリア性の評価〉
 得られた各水蒸気バリア性評価用試料を85℃で、90%RHの高温高湿環境下で、60時間保存し、12mm×12mmの金属カルシウム蒸着面積に対し金属カルシウムが腐食した面積を%表示で測定し、下記の基準に従って水蒸気バリア性1を評価した。
 ○:金属カルシウムが腐食した面積が、全面積の1.0%未満である
 △:金属カルシウムが腐食した面積が、全面積の1.0%以上、5.0%未満である
 ×:金属カルシウムが腐食した面積が、全面積の5.0%以上である。
 (透明性1の評価)
 各水蒸気バリアフィルムについて、分光光度計(可視紫外線分光光度計 UV-2500PC 島津製作所)を用いて、ASTM D-1003規格に従って可視光領域の平均透過率を測定し、以下の基準に従って透明性1を評価した。なお、可視光領域とは、波長400~720nmとしている。
 ○:可視光領域の平均透過率が90%以上
 △:可視光領域の平均透過率が85%以上90%未満
 ×:可視光領域の平均透過率が85%未満。
 (平滑性1の評価)
 各水蒸気バリアフィルムについて、基材変形の有無、平滑性の目視観察評価を行い、下記の基準に従って平滑性1の評価を行った。
 ○:水蒸気バリアフィルム表面の平滑性が高く、基材等変形は全く認められない
 △:水蒸気バリアフィルム表面で極弱い平滑性の乱れと基材等の変形が認められるが、実用上は許容される品質である
 ×:水蒸気バリアフィルム表面に明らかな平滑性の乱れと基材等の変形が認められ、実用上問題となる品質である。
 〔加熱・水浸漬処理試料の性能評価:耐水性の評価〕
 各水蒸気バリアフィルムについて、100℃の恒温乾燥機中に24時間投入した後、25℃の純水に24時間浸漬した。更に、その後100℃の恒温乾燥機中に24時間投入して加熱及び水浸漬処理を施した。
 (水蒸気バリア性2、透明性2、平滑性2の評価)
 上記加熱及び水浸漬処理を施した各水蒸気バリアフィルムについて、未処理試料の性能評価における水蒸気バリア性1、透明性1、平滑性1の評価と同様の方法で、水蒸気バリア性2、透明性2、平滑性2の評価を行った。
 〔高温加熱処理試料の評価:耐熱性の評価〕
 各水蒸気バリアフィルムについて、大気中で200℃の恒温乾燥機中で10分間の高温加熱処理を施した。
 (水蒸気バリア性3、透明性3、平滑性3の評価)
 上記高温加熱処理を施した各水蒸気バリアフィルムについて、未処理試料の性能評価における水蒸気バリア性1、透明性1、平滑性1の評価と同様の方法で、水蒸気バリア性3、透明性3、平滑性3の評価を行った。
 以上により得られた結果を、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表2に記載の結果より明らかなように、湿式塗布法で塗膜を形成した後、真空紫外光を照射して改質して形成した水蒸気バリア層及び保護層を含む本発明の水蒸気バリアフィルムは、真空蒸着法で水蒸気バリア層を作製した比較試料に対し、透明性及び平滑性を維持するとともに、水蒸気バリア性に優れていることが分かる。更に、本発明の水蒸気バリアフィルムは、比較試料に対し、加熱及び水浸漬処理あるいは高温加熱処理を施した後でも、優れた水蒸気バリア性、透明性、平滑性を維持していることが分かる。
 実施例2
 《有機EL素子の作製》
 実施例1で作製した各水蒸気バリアフィルムを封止フィルムとして用いて、下記の方法に従って、電子デバイスの一例として、有機EL素子1~29を作製した。
 〔透明導電膜の形成〕
 実施例1で作製した各水蒸気バリアフィルムの各水蒸気バリア層上に、以下の方法により透明導電膜を作製した。
 プラズマ放電装置として、電極が平行平板型の装置を用い、この電極間に上記各水蒸気バリアフィルムを載置し、そこに混合ガスを導入して薄膜形成を行った。なお、アース(接地)電極としては、200mm×200mm×2mmのステンレス板に高密度、高密着性のアルミナ溶射膜を被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により硬化させて封孔処理を行い、このようにして被覆した誘電体表面を研磨、平滑化してRmaxが5μmとなるように加工した電極を用いた。また、印加電極としては、中空の角型の純チタンパイプに対し、アース電極と同様の条件にて誘電体を被覆した電極を用いた。印加電極は複数作製し、アース電極に対向して設け放電空間を形成した。また、プラズマ発生に用いる電源としては、パール工業(株)製高周波電源CF-5000-13Mを用い、周波数13.56MHzで、5W/cmの電力を供給した。
 そして、電極間に以下の組成の混合ガスを充填してプラズマ状態とし、上記の水蒸気バリアフィルム表面を大気圧プラズマ処理し、各水蒸気バリア層上に錫ドープ酸化インジウム(ITO)膜を100nmの厚さで成膜し、透明導電を形成した試料1~29を得た。
 放電ガス:ヘリウム 98.5体積%
 反応性ガス1:酸素 0.25体積%
 反応性ガス2:インジウムアセチルアセトナート 1.2体積%
 反応性ガス3:ジブチル錫ジアセテート 0.05体積%
 〔有機EL素子の作製〕
 得られた透明導電膜を形成した試料1~29の100mm×100mmを基板とし、これにパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた水蒸気バリアフィルム基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥した。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα-NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてCBPを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン(BCP)を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr-1を100mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlqを200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 (正孔輸送層の形成)
 次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、α-NPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、正孔輸送層を設けた。
 (発光層の形成)
 次いで、CBPとIr-1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で正孔輸送層上に共蒸着して発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
 (正孔阻止層の形成)
 更にBCPの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚10nmの正孔阻止層を設けた。
 (電子輸送層の形成)
 その上に、更にAlqの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で正孔阻止層上に蒸着して、膜厚40nmの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
 (陰極の形成)
 引き続き、フッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、それぞれ透明導電膜付の試料1~29を用いた有機EL素子1~29を作製した。
 (有機EL素子の封止)
 窒素ガス(不活性ガス)によりパージされた環境下で、有機EL素子試料1~29のアルミニウム蒸着面と、厚さ100μmのアルミ箔を対面させる様にして、ナガセケムテックス社製エポキシ系接着剤を用いて接着させて封止を行った。
 《有機EL素子料の評価:ダークスポット耐性、輝度ムラ耐性の評価》
 封止された有機EL素子1~29を、40℃、90%RHの環境下で通電を行い、ダークスポットの発生等と輝度ムラの状況を、0日から120日までの変化を観察した結果、本発明の水蒸気バリアフィルムを用いて作製した有機EL素子は、比較例に対し、ダークスポット耐性及び輝度ムラ耐性に優れた特性を備えていることを確認することができた。
 1 水蒸気バリアフィルム
 2 基材
 3 補助層
 4 水蒸気バリア層
 5 保護層

Claims (8)

  1.  ガス透過性を有する基材上に、少なくとも1層の水蒸気バリア層と少なくとも1層の保護層とを有する水蒸気バリアフィルムであって、
     該水蒸気バリア層が、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であり、
     該保護層が、ポリシロキサンを含有する塗布液を塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して形成された層であることを特徴とする、水蒸気バリアフィルム。
  2.  前記ポリシロキサンが、下記一般式(a)で表される化合物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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    〔式中、R~Rは、各々同一又は異なる炭素数1~8の有機基を表す。この際、前記R~Rは、アルコキシ基及び水酸基のいずれかを含む。mは1以上であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1000以上、20000以下である。〕
  3.  前記水蒸気バリア層の膜厚が50nm以上、1.0μm以下であり、かつ、前記保護層の膜厚が、100nm以上、10μm以下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。
  4.  前記水蒸気バリア層の形成に用いる真空紫外光の積算光量が、1000mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であり、かつ、前記保護層の形成に用いる真空紫外光の積算光量が、500mJ/cm以上、10,000mJ/cm以下であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
  5.  前記水蒸気バリア層及び前記保護層が、加熱温度が50℃以上、200℃以下の加熱工程を経て形成されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
  6.  前記基材が、線膨張係数が50ppm/℃以下で、かつ全光線透過率が90%以上であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム。
  7.  ガス透過性を有する基材上に、ポリシラザンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して水蒸気バリア層を形成する工程と、前記水蒸気バリア層上に、ポリシロキサンを含有する塗布液を用いて塗布、乾燥して製膜した後、真空紫外光を照射して保護層を形成する工程と、を含むことを特徴とする、水蒸気バリアフィルムの製造方法。
  8.  請求項1から6のいずれか1項に記載の水蒸気バリアフィルム、または請求項7に記載の製造方法により製造された水蒸気バリアフィルムにより封止された電子デバイスを有することを特徴とする、電子機器。
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