(57)【要約】【課題】ガスバリア性を有するガスバリア基材を提供する。【解決手段】ガスバリア基材１は、無機材料と樹脂材料とを含み且つ無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層３と、複合傾斜層３に接合している無機材料からなるガスバリア層４と、を含む。複合傾斜層３は、ガスバリア層４との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大である。複合傾斜層３は、樹脂層２と接合することとしても良く、樹脂層２との接合面に近い領域において無機材料の含有率が小である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層と、
前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層と、を含み、
前記複合傾斜層は前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大であることを特徴とするガスバリア基材。
【請求項２】
前記複合傾斜層を介して前記ガスバリア層に対向し且つ前記複合傾斜層に接合する樹脂層を含み、
前記複合傾斜層は前記樹脂層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が小であることを特徴とする請求項１記載のガスバリア基材。
【請求項３】
前記無機材料は、酸化ケイ素であることを特徴とする請求項１記載のガスバリア基材。
【請求項４】
前記ガスバリア層は窒化酸化シリコンからなることを特徴とする請求項１記載のガスバリア基材。
【請求項５】
前記ガスバリア層は可撓性ガラスからなることを特徴とする請求項１記載のガスバリア基材。
【請求項６】
前記樹脂層は可撓性を有する樹脂フィルムであることを特徴とする請求項２記載のガスバリア基材。
【請求項７】
無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層を形成する複合傾斜層形成工程と、
前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程と、を含み、
前記複合傾斜層形成工程が前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大となるように前記複合傾斜層を形成する工程であることを特徴とするガスバリア基材の製造方法。
【請求項８】
前記複合傾斜層形成工程は樹脂層上に接合し且つ前記樹脂層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が小である領域を有する前記複合傾斜層を形成する工程であることを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項９】
前記複合傾斜層形成工程は遠心分離法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項１０】
前記複合傾斜層形成工程は多色射出形成法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項１１】
前記複合傾斜層形成工程は積層法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項１２】
前記複合傾斜層形成工程はゾル−ゲル法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項１３】
前記複合傾斜層形成工程は含浸法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【請求項１４】
前記複合傾斜層形成工程は沈降法を用いて前記複合傾斜層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のガスバリア基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ガスバリア性を有するガスバリア基材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、樹脂層上に無機材料層を設けて、酸素、水分等の気体を通過させない特性（いわゆるガスバリア性）を有するガスバリア基材が、食品や医薬品の包装、電子部品の基板などに使用されている。電子部品の基板として、例えば、有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬと称する）表示装置の表示パネル基板がある。
【０００３】
有機ＥＬ表示パネル基板は、樹脂層上に、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）などの無機材料からなるガスバリア層が形成されている。
かかるガスバリア基板のガスバリア層上に、透明材料からなる陽極、エレクトロルミネセンス特性を有する有機化合物が含まれている有機機能層、陰極が順に形成されて、有機ＥＬ表示パネルが得られる。
【０００４】
上記構成の有機ＥＬ表示パネルによれば、ガスバリア基材の樹脂層を通過した水分、酸素等の気体が、ガスバリア層によって遮断されることから、有機機能層へ当該気体が侵入することができない。故に、当該気体に起因する有機機能層の劣化である、非発光領域（いわゆるダークスポット）の発生が防止されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
杉本晃，「有機ＥＬフィルムディスプレイの開発」，オプトロニクス，２００１，第３号，ｐ１２２−１２６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如きガスバリア基板は、ガスバリア層と樹脂層との接着性が不十分であることから、外部から加えられた熱や衝撃などの外的要因によってガスバリア層と樹脂層とが剥離し、ガスバリア層が破損してまう。当該破損部分から気体が侵入してしまうことから、ガスバリア性が維持できず、ダークスポットが発生してしまう、という問題が生じる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題には、前述した問題が１例として挙げられる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のガスバリア基材は、無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層と、前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層と、を含み、前記複合傾斜層は前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大であることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載のガスバリア基材の製造方法は、無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層を形成する複合傾斜層形成工程と、前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程と、を含み、前記複合傾斜層形成工程が前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大となるように前記複合傾斜層を形成する工程であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のガスバリア基材の実施例を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示す如く、ガスバリア基材１は、樹脂層２を含む。樹脂層２は、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂材料から形成されている。
【００１１】
樹脂層２上には、金属酸化物などの無機材料と樹脂材料とを含み且つ樹脂材料中の無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層３が設けられている。複合傾斜層３は、樹脂層との接合面に近い領域において、無機材料の含有率が小となっている。複合傾斜層３における無機材料の含有率は、例えば厚さ方向において連続的に増加しており、樹脂層との接合面とは反対側の面において無機材料の含有率が大となっている。
【００１２】
無機材料は、例えば金属酸化物であり、酸化ケイ素、酸化アルミニウムが使用できる。
樹脂材料として、アクリル系紫外線硬化型樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、珪素樹脂、メラニン樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアクリレート、ＰＣ、塩化ビニル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ＰＥＥＫなどの樹脂材料が使用できる。また、上記樹脂材料を混合して使用することとしても良い。
【００１３】
複合傾斜層３上に、ガスバリア性を有するガスバリア層４が形成されている。ガスバリア層４は、金属酸化物、金属窒化物又は金属窒化酸化物からなり、例えば窒化酸化シリコンからなる。
上記構成のガスバリア基材によれば、複合傾斜層が、樹脂層との接合面において無機材料の含有率が小である領域を有し且つガスバリア層との接合面において無機材料の含有率が大である領域を有することによって、接合面における密着性が向上する。すなわち、上記の如き複合傾斜層を設けることによって、接合界面において同種材料の接合を形成することができることから、接合面における密着性が向上するのである。上記の如く密着性が向上することによって、ガスバリア層の剥離が発生しないことから、ガスバリア基材のガスバリア性が維持できる。
【００１４】
なお、樹脂層は、可撓性を有する樹脂フィルムとしても良い。該樹脂フィルムを使用することによって、可撓性を有するガスバリア基材を得ることができる。当該可撓性ガスバリア基材は、ガスバリア層が剥離しない故、外部から力が加えられたとしても、ガスバリア性を維持することができる。
変形例として、ガスバリア層は可撓性を有する可撓性ガラスからなることとしても良い。可撓性ガラスは、例えば１００μｍ以下の厚さを有することとしても良い。ガスバリア層に可撓性ガラスを使用し且つ樹脂層に樹脂フィルムを使用する場合、可撓性を有するガスバリア基材を得ることができる。
【００１５】
なお、ガスバリア基材は、樹脂層を含まないこととしても良い。すなわち、図２に示す如く、ガスバリア基材１ａは、複合傾斜層３ａとガスバリア層４ａとからなることとしても良い。複合傾斜層３ａ中の無機材料の含有率は厚さ方向において変化しており、前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大である。
【００１６】
上記の如きガスバリア基材は樹脂層を使用しないことから、ガスバリア基材の厚さを薄くすることができる故、可撓性を有するガスバリア基材を形成することができる。
なお、上記したガスバリア基材は、例えば有機ＥＬ表示パネルの基板として使用できる。
【００１７】
次に上記ガスバリア基材の作成方法について説明する。
ガスバリア基材の製造方法は、樹脂層上に、無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層を形成する複合傾斜層形成工程を含む。
複合傾斜層形成工程は、例えば、シリカ粒子をアクリル系紫外線硬化型樹脂に混合して混合材料を作成する混合材料作成工程と、該混合材料をＰＥＳからなる樹脂層上に配する混合材料膜形成工程と、を含む。混合材料膜形成工程は、スピンコート法などの成膜方法を用いて混合材料膜を形成する工程である。混合材料膜形成工程後、混合材料膜を仮焼成する仮焼成工程と、仮焼成された混合材料膜にシリカ粒子の傾斜構造を作成する傾斜構造形成工程と、を行う。
【００１８】
傾斜構造形成工程は、例えば遠心分離装置を用い、遠心力によって混合材料膜中のシリカ粒子を偏在させる工程である。該遠心分離装置は回転手段と該回転手段によって回転する基材保持手段とを有し、該基材保持手段によって樹脂層が保持される。基材保持手段において、樹脂層が基材保持手段の回転中心に対向するように配され、混合材料膜が回転中心から遠ざかる方向に配される。基材を回転せしめることによって、混合材料膜中のシリカ粒子が、遠心力により樹脂層の接合面から離れる方向に移動し、傾斜構造が形成される。
【００１９】
上記の如く傾斜構造が形成された混合材料膜は本焼成された後に紫外線が照射され、混合材料膜が硬化することによって複合傾斜層が得られる。
複合傾斜層形成工程後、ガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程を行う。ガスバリア層形成工程は、例えばスパッタリング法によって窒化酸化シリコン層を形成する工程である。なお、ガスバリア層の材料に応じて蒸着法、ＣＶＤ法などの他の成膜方法が使用され得る。
【００２０】
上記工程を経てガスバリア基材が得られる。
なお、複合傾斜層形成工程は、樹脂材料中の無機材料の含有率が厚さ方向において変化する構造を形成できる方法を用いる工程であれば良く、上記の如き遠心分離法を用いた工程に限定されない。例えば、複合傾斜層形成工程は、多色射出成形法、積層法、ゾル―ゲル法、含浸法又は沈降法を用いる工程としても良い。また、上記方法を組合わせた複合傾斜層形成工程を使用することとしても良い。
【００２１】
多色射出成形法を用いて複合傾斜層を形成する場合、２以上の射出シリンダを有する多色射出成形装置を用いる多色射出成形工程が含まれても良い。例えば、金属酸化物の含有率が小である樹脂材料を射出する第１射出シリンダと、金属酸化物の含有率が大である樹脂材料を射出する第２射出シリンダと、を有する２色射出成形装置を用いることとしても良い。かかる２色射出成形装置に樹脂層を挿入し、樹脂層上に金属酸化物の含有率が小である樹脂材料と、金属酸化物の含有率が大である樹脂材料と、を順に射出成形することとしても良い。
【００２２】
積層法を用いて複合傾斜層を形成する場合、例えば、シリカ等の金属酸化物からなる粒子とアクリル樹脂との混合比率が異なる複数のアルコール溶液を作成する混合溶液作成工程と、樹脂層上に該混合溶液を配し且つ溶媒を蒸発させて混合材料膜を形成する混合材料膜形成工程と、を含む。混合材料膜形成工程における混合溶液の配置と蒸発は、金属酸化物の混合比率が小である混合溶液から大である混合溶液へと順次繰り返して行われ、樹脂層から厚さ方向において酸化物の含有率が順次増加している積層体が得られる。かかる積層体が、複合傾斜層となる。
【００２３】
ゾル−ゲル法を使用して複合傾斜層を形成する場合、例えば、金属アルコキシド若しくはその加水分解物と有機高分子化合物とを混合して混合材料を作成する混合材料作成工程と、該混合材料を樹脂層上に配して混合材料膜を形成する混合材料膜形成工程を含む。混合材料膜形成工程後、該混合材料膜を加熱する熱処理工程を行う。
【００２４】
熱処理工程において、金属アルコキシドが加水分解して形成された金属酸化物と有機高分子とが重縮合して複合傾斜層が形成される。換言すれば、混合材料を樹脂層上に配することで有機高分子化合物が樹脂層に吸着し、該有機高分子化合物の側鎖のうち樹脂層から離れた位置の側鎖が金属酸化物と重縮合反応することによって、傾斜構造が形成される。
【００２５】
上記の如き複合傾斜層形成工程によれば、金属アルコキシドの加水分解反応により得られる金属酸化物と有機高分子との複合体において、金属酸化物の含有率が、樹脂層との接合界面から複合体の厚さ方向において増加する。
金属アルコキシドとして、例えばアルコキシシランが使用できる。有機高分子中には、加水分解により金属酸化物と結合し得るアルコキシル基等の加水分解基が含まれることが好ましい。また、トリメトキシシリル基等の金属含有基を有することとしても良い。
【００２６】
含浸法を用いた複合傾斜層形成工程は、例えば、樹脂層の一方の面に金属アルコキシドを含む溶液を接触させて、金属アルコキシドが該樹脂層中にて成分傾斜を形成するように含浸させる含浸工程と、該金属アルコキシドを重縮合反応させる重縮合反応工程と、を含むこととしても良い。重縮合反応によって樹脂層中に金属化合物が固定され、厚さ方向において金属化合物の含有率が変化する複合傾斜層が得られる。
【００２７】
変形例として、ガスバリア層が可撓性ガラスであるガスバリア基材の製造方法について説明する。
当該ガスバリア基材の製造方法は、例えば、紫外線硬化型樹脂と無機材料の混合割合が異なる複数の混合材料を作成する工程と、樹脂層上に該混合溶液を配し且つ紫外線を照射して混合材料膜を形成する混合材料膜形成工程と、を含む。
【００２８】
混合材料膜形成工程において、混合溶液の配置と紫外線照射は、金属酸化物の混合比率が小である混合溶液から大である混合溶液へと順次繰り返して行われ、樹脂層から厚さ方向において酸化物の含有率が増加している混合材料膜の積層体が得られる。無機材料の含有率が最も大である混合材料が配された後、硬化前の当該混合材料膜上に可撓性ガラスを配し、該可撓性ガラスを当該混合材料膜に密着せしめる。該可撓性ガラス若しくは樹脂層を介して紫外線を照射する。紫外線の照射によって、当該混合材料膜が硬化すると同時に可撓性ガラスが固着し、ガスバリア基材が得られる。
【００２９】
なお積層順を上記の如き製造方法とは逆にすることとしても良い。すなわち、可撓性ガラス上に混合溶液を配して混合材料膜を形成し、紫外線による硬化を利用して樹脂層を密着させることとしても良い。
上記の如く、可撓性ガラス上に混合溶液を配してガスバリア基材を形成する場合、複合傾斜層形成工程は、沈降法を用いて複合傾斜層を形成する工程としても良い。例えば、可撓性ガラス基材上に、紫外線硬化性樹脂からなる樹脂材料とシリカ粒子とを混合して得られる混合溶液を配して静置する。シリカ粒子が可撓性ガラス側に沈降した後、当該混合材料膜上に樹脂層を密着させて紫外線を照射し、樹脂層を接着させることとしても良い。
【００３０】
次に、図２に示す如き複合傾斜層３ａとガスバリア層４ａとからなるガスバリア基材１ａの製造方法について説明する。
ガスバリア基材の製造方法は、複合傾斜層を形成する複合傾斜層形成工程を含む。複合傾斜層形成工程は、例えば、シリカ等の金属酸化物粒子とアクリル樹脂との混合比率が異なる複数のアルコール溶液を作成する混合溶液作成工程を含む。該混合溶液は離型剤が配されたガラス基板上に配され、溶媒を蒸発させて混合材料膜を形成する混合材料膜形成工程を行う。かかる混合材料膜形成工程は、金属酸化物粒子の混合比率が小である混合溶液から大である混合溶液へと順次繰り返して行われ、ガラス基板から厚さ方向において金属酸化物粒子の含有率が増加している複合傾斜層が得られる。
【００３１】
上記工程によって得られた複合傾斜層上にガスバリア層を形成し、ガラス基板から複合傾斜層を剥離してガスバリア基材が得られる。かかる工程によれば、厚さが薄いガスバリア基材を得ることができる。
なお、上述した多色射出成形法などの複合傾斜層形成工程を使用して複合傾斜層を形成しても良い。
【００３２】
また、ガスバリア層に可撓性ガラスを用いる場合、上述の如き遠心分離法、沈降法、積層法、ゾル−ゲル法などの複合傾斜層形成工程を用いることができる。
無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層と、前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層と、を含み、前記複合傾斜層は前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大であることを特徴とするガスバリア基材によれば、複合傾斜層の接合面に近い領域において無機材料の含有率を大とすることによって、複合傾斜層とガスバリア層との密着性を高めることができることができることから、外部から熱や衝撃が加えられたとしてもガスバリア層の剥離が発生しないでガスバリア性を維持することができる。
【００３３】
無機材料と樹脂材料とを含み且つ前記樹脂材料中の前記無機材料の含有率が厚さ方向において変化している複合傾斜層を形成する複合傾斜層形成工程と、前記複合傾斜層に接合し且つ無機材料からなるガスバリア性を有するガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程と、を含み、前記複合傾斜層形成工程が前記ガスバリア層との接合面に近い領域において無機材料の含有率が大となるように前記複合傾斜層を形成する工程であることを特徴とするガスバリア基材の製造方法によれば、複合傾斜層の接合面に近い領域に無機材料の含有率が大である領域を設けることによって、ガスバリア層と複合傾斜層の接着性が向上する故、製造時におけるガスバリア層の剥離が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガスバリア基材を示す断面図である。
【図２】本発明によるガスバリア基材の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ  ガスバリア基材
２  樹脂層
３、３ａ  複合傾斜層
４、４ａ  ガスバリア層
【図１】
2004322489.tif 000003
【図２】
2004322489.tif 000004