(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性プラスチックフィルムの少なくとも片面上に、金属酸化物層、有機物層を、２層以上順次交互に積層したバリアフィルムであって、金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層と透明プラスチックフィルムとの溶解度因子（ＳＰ：Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の差、および金属酸化物層を挟んで隣接する各有機物層間の溶解度因子の差が、１．０以上であることを特徴とするバリアフィルム。
【請求項２】
透明性プラスチックフィルムと、金属酸化物の間にアンカー有機物層を設けることを特徴とするバリアフィルムであって、該アンカー有機物層と透明プラスチックフィルムとの溶解度因子の差が１．０未満であり、かつ該アンカー有機物層と前記金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項１に記載のバリアフィルム。
【請求項３】
前記有機物層が、希釈溶媒を用いて調整された有機物層用塗布液を用いて形成されており、かつ前記有機物層用塗布液及び／又は希釈溶媒と透明性プラスチックフィルムとの溶解度因子の差、および各有機物層用塗布液及び／又は希釈溶媒と金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のバリアフィルム。
【請求項４】
前記アンカー有機物層が、希釈溶媒を用いて調整されたアンカー有機物層用塗布液を用いて形成されており、かつ前記アンカー有機物用塗布液及び／又は希釈溶媒と透明性プラスチックフィルムとの溶解度因子の差が１．０未満であり、かつ前記アンカー有機物用塗布液及び／又は希釈溶媒と前記金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項２または３に記載のバリアフィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のバリアフィルムの少なくとも一方の最外層上にさらに導電層を設けたことを特徴とする導電性バリアフィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バリアフィルムに関するものである。特に、液晶素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等に代表されるエレクトロニクス素子用のバリアフィルム及びバリア性導電性フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等のエレクトロニクス素子においては、従来の電極付きガラス基板を用いた素子から、高分子有機材料からなる透明プラスチックフィルム上に透明電極を成膜した透明電極付きフィルムへの需要が高まりつつある。その利点は、軽量、屈曲性、耐衝撃性、大面積化が容易であることなどが挙げられる。しかし、その一方でフィルムは、ガラス基板と比較して水蒸気や酸素などのガスバリア性に劣り、表示性能に支障を及ぼす要因となる。
【０００３】
この様なガスバリアの劣性を補う方法として、透明プラスチックフィルム上にバリア層を設ける検討がなされている。このバリア層は、主にケイ素、アルミニウムなどの金属酸化物層があげられ、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、フォトＣＶＤ法などにより形成される。
【０００４】
このバリア性を発現する金属酸化物層は、およそ０．００１〜０．１μｍと非常に薄膜である。そのため、透明プラスチックフィルム表面の粗さに影響を受け易い。この様な表面粗さがＲＭＳ（自乗平均粗さ）が約１０ｎｍ以上の透明プラスチックフィルムの場合、平滑性を向上させる目的で、透明プラスチック表面上にアンカー有機物層を塗布する方法が採用される。
【０００５】
更に、この金属酸化物を保護し、耐衝撃性の向上させる目的で、金属酸化物上に有機物層を設ける検討もなされている。この有機物層は、透明電極付きバリアフィルムとした場合の、透明電極をパターン化する際の、耐エッチング耐性を発現する機能も有する。
【０００６】
また、バリア性能を向上する目的で、上述した金属酸化物と有機物層と１層以上積層する方法も試みられている。
【０００７】
しかしながら、上述した様な透明プラスチックフィルム上に必要に応じてアンカー有機物層を積層し、金属酸化物層と有機物層を一層以上順次積層した構成においては、金属酸化物層上に有機物層をそれぞれ形成した後に、バリア性能が劣化する場合がある。
【０００８】
そこで本発明者らは、この様な現象が生じる要因を探るべく有機物層を構成する材料と塗布方法の検討を重ねた結果、金属酸化物層のバリア性能を損なう要因を見出すに至った。
【０００９】
すなわち上述した現象の要因は、有機物層を形成する際の塗布液が、金属酸化物に点在するピンホールや微小なキズ等を透過して、下地である透明プラスチックフィルムやアンカー有機物層、有機物層と接触し、その状態で固化や硬化することで、前記のピンホールや微小なキズが拡大するためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な問題点を解消し、前記金属酸化物層の破損がなく、またピンホールや微少なキズ等の拡大のないバリアフィルム及び導電性バリアフィルムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
請求項１の発明は、透明性プラスチックフィルムの少なくとも片面上に、金属酸化物層、有機物層を、２層以上順次交互に積層したバリアフィルムであって、金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層と透明プラスチックフィルムとの溶解度因子（ＳＰ：Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の差、および金属酸化物層を挟んで隣接する各有機物層間の溶解度因子の差が、１．０以上であることを特徴とするバリアフィルムである。
【００１３】
請求項２の発明は、透明性プラスチックフィルムと、金属酸化物の間にアンカー有機物層を設けることを特徴とするバリアフィルムであって、該アンカー有機物層と透明プラスチックフィルムとの溶解度因子の差が１．０未満であり、かつ該アンカー有機物層と前記金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項１に記載のバリアフィルムである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記有機物層が、希釈溶媒を用いて調整された有機物層用塗布液を用いて形成されており、かつ前記有機物層用塗布液及び／又は希釈溶媒と透明性プラスチックフィルムとの溶解度因子の差、および各有機物層用塗布液及び／又は希釈溶媒と金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のバリアフィルムである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記アンカー有機物層が、希釈溶媒を用いて調整されたアンカー有機物層用塗布液を用いて形成されており、かつ前記アンカー有機物用塗布液及び／又は希釈溶媒と透明性プラスチックフィルムとの溶解度因子の差が１．０未満であり、かつ前記アンカー有機物用塗布液及び／又は希釈溶媒と前記金属酸化物層を挟んで隣接する有機物層との溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とする請求項２または３に記載のバリアフィルムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のバリアフィルムの少なくとも一方の最外層上にさらに導電層を設けたことを特徴とする導電性バリアフィルムである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、透明性プラスチックフィルムの少なくとも片面上に、金属酸化物層、有機物層を、少なくとも各１層以上順次交互に、積層したバリアフィルムにおいて、各バリアフィルムを挟んで隣接する基材、有機物層、有機物層用塗布液、アンカー有機層、希釈溶媒の溶解度因子の差が１．０以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
ここで溶解度因子とは、液体の蒸発エネルギーをＥ、モル体積をＶとした時のδ＝（Ｅ／Ｖ）1/2により定義される量δ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2である。（接着の基礎理論  高分子刊行会  １９９３）
これは、２種類の液体を混合する際の混合し易さ（相溶性）を示す指標であり、この溶解度因子δは接着での濡れ易さと関係がある。すなわち、プラスチックフィルムや有機物層などの有機物間の接着性、密着性は、δ値の近いもの同士では濡れ易く、接着が強固になる。
【００１９】
前記したように各バリアフィルムを挟んで隣接する基材、有機物層、有機物層用塗布液、アンカー有機層、希釈溶媒の溶解度因子の差が１．０以上、双方の層同士がバリア層（金属酸化物層）のピンホールやキズを通して接触した場合でも、接着性や密着性が緩く、バリア性能の劣化を導くことはない。
【００２０】
前記各層（液）の溶解度因子δの差が１．０未満の場合、相方の層（液）同士がバリア層（金属酸化物層）のピンホールやキズを通して接着性や密着性が高い状態で接触するため、有機物層を固化または硬化する際に、その収縮応力により双方の間に位置する金属酸化物層が破損し、バリア性能の劣化を導くものである。
例えば、液晶素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等のエレクトロニクス素子に用いられる透明プラスチックフィルムは数十〜数百μｍ程度であり、バリア性能を発現する金属酸化物層を保護する目的で設置する有機物層は１〜十数μｍである。これに対して、金属酸化物層は０．００１〜０．１μｍと非常に薄層である。従って、有機物層の固化または硬化時のわずかな収縮応力でも、金属酸化物層を破損する恐れがある。
【００２１】
一方で、アンカー有機物層を用いる場合、透明プラスチックフィルムの溶解度因子δとアンカー有機物層の溶解度因子δの差を１．０未満、より好ましくは０．５以下とするのは、双方の密着性をより高めるためである。
【００２２】
本発明に用いる透明プラスチックフィルム層（１）は、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、アモルファスポリオレフィンフィルムなどがあげられる。基材フィルム層の厚みは任意であるが、一般的には数十μｍから数百μｍである。
【００２３】
アンカー有機物層（４）、有機物層（３）としては、エステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、シリコーンアクリレート、ポリイミドアクリレート、ポリアミドイミドアクリレートをはじめとする種々の活性エネルギー線硬化性樹脂硬化物などを用いることができる。
【００２４】
また、アンカー有機物層（４）、有機物層（３）を形成する方法として、これらの構成材料を液状で塗布する方法が、コスト的、工程的にも最適である。上述した様に、アンカー有機物層、有機物層は、一般的に１〜十数μｍの厚さで塗布される。この様な膜厚を塗布する場合、構成材料が数〜数十ＣＰＳの粘度であれば塗布可能であるが、それ以上の粘度または固形材料である場合は不可能である。この様な場合、有機溶剤などの希釈溶媒で希釈または溶解させて塗布することで、所定の膜厚のアンカー有機物層および有機物層を塗布することができる。
また、アンカー有機物層（４）、有機物層（３）は蒸着法により形成してもよい。
アンカー有機物層、有機物層を形成する場合、上記の活性エネルギー線硬化性樹脂硬化物を用いることで硬化時間が短縮でき、製造コストなどの点で良好であるが、その他、熱可塑性樹脂や熱硬化樹脂なども例示できる。
【００２５】
本発明に用いられる希釈溶剤は、特に限定するものではないが、例えば以下のようなものが挙げられる。シクロヘキサン（δ＝８．２）、トルエン（δ＝８．９）、キシレン（δ＝８．８）、メタノール（δ＝１４．５）、エタノール（δ＝１２．７）、イソプロピルアルコール（δ＝１１．５）、ｎ−ブチルアルコール（δ＝１１．４）、エチレングリコール（δ＝１４．２）、ジエチレングリコール（δ＝９．１）、エチレングリコールモノメチルエーテル（δ＝１０．８）、エチレングリコールモノエチルエーテル（δ＝９．９）、エチィレングリコールモノブチルエーテル（δ＝８．９）、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（δ＝９．６）、酢酸エチル（δ＝９．１）、酢酸イソブチル（δ＝８．３）、アセトン（δ＝１０．０）、メチルエチルケトン（δ＝９．３）、メチルイソブチルケトン（δ＝８．４）、シクロヘキサノン（δ＝９．９）などが用いられる。
【００２６】
この様な希釈溶媒を用いてアンカー有機物層および有機物層を塗布する場合、希釈溶媒の溶解度因子を考慮する必要がある。これは、希釈溶媒が金属酸化物のピンホールやキズをすり抜けて下層の有機物層と接触するためで、希釈溶媒の溶解度因子が各金属酸化物層の直下に位置するアンカー有機物層または有機物層の溶解度因子と同じ場合、金属酸化物を挟んだ上下の有機物層の溶解度因子が近い状態となる。この様な状態で塗布液を固化または硬化させた場合、これまでに述べてきた現象と同様に金属酸化物層のバリア性能の劣化を導く場合がある。
【００２７】
金属酸化物層（２）としては、たとえば、ケイ素、スズ、インジウム、バナジウム、タングステン、ニッケル、ニオブ、アルミニウム、マグネシウム、モリブデンなどの金属の酸化物の薄層があげられ、２種以上の混合物であってもよい。この金属酸化物層は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、フォトＣＶＤ法などにより形成される。厚みは、一般的に金属酸化物層は０．００１〜０．１μｍである。ただし、透明性が損なわれない厚みとする。
【００２８】
これらの各層は以下の構成が可能である。
透明プラスチックフィルム層を（１）、金属酸化物層を（２）、有機物層を（３）、アンカー有機物層を（４）した場合、
〔１／２／３／２／３〕
〔１／２／３／２／３／２〕
〔１／２／３／２／３／２／・・・・／２〕
〔１／２／３／２／３／２／・・・・／２／３〕
〔１／４／２／３／２／３〕
〔１／４／２／３／２／３／２〕
〔１／４／２／３／２／３／２／・・・・／２〕
〔１／４／２／３／２／３／２／・・・・／２／３〕
〔・・・／３／２／１／２／３／・・・〕
〔・・・／３／２／４／１／４／２／３／・・・〕
〔・・・／３／２／４／１／２／３／・・・〕
【００２９】
そして、これらの各構成の少なくとも一方に、透明電極層（５）を設けることにより、透明電極付きバリアフィルムが得られる。
【００３０】
導電層（５）は、操作性、コスト、エッチング性などを総合考慮すると、事実上ＩＴＯ（インジウム−スズ複合酸化物）に限られる。導電層の厚みは、１０〜１５０ｎｍである。この範囲内であると導電性と透明性の要求性能を満たすことができる。
【００３１】
【実施例】
次に実施例をあげて本発明をさらに説明する。
【００３２】
まず、用いた有機物層用の塗布液の組成を示す。
塗布液Ａの組成（有機物層（３））を以下に示す。δは溶解度因子である。
・感光性モノマー：ペンタエリスリトールトリアクリレート（δ＝１３．２）
・希釈溶媒：エタノール（δ＝１２．８）
・光重合開始剤：イルガキュア１８４
上記の重量組成比＝３０：７０：１（重量部）
【００３３】
塗布液Ｂの組成（有機物層（３’）、アンカー有機物層（４））を以下に示す。δは溶解度因子である。
・感光性モノマー：ネオペンチルグリコールジアクリレート（１０．６）
・希釈溶媒：メチルエチルケトン（δ＝９．３）
・光重合開始剤：イルガキュア１８４
上記の重量組成比＝３０：７０：１（重量部）
【００３４】
これらの塗布液の硬化条件は、いずれも高圧水銀ランプ、出力１２０Ｗ／ｃｍ１灯、照射量５００ｍＪ／ｃｍ2である。
【００３５】
＜実施例１＞
図１は本発明の実施例１の透明電極付きバリアフィルム断面を示した図である。
透明プラスチックフィルム層（１）として厚み１００μｍのポリカーボネートフィルム（ＰＣ、溶解度因子δ＝約９．８）の片面に、ＣＶＤ法により４０ｎｍの酸化珪素膜（２）を成膜した。次に、上記の塗布液Ａで１μｍの有機物層（３）を塗布した。更に、先と同じＣＶＤ法で４０ｎｍの酸化珪素膜（２）、上記の塗布液Ｂで１μｍの有機物層（３’）を形成した。
【００３６】
評価は、各層を積層するごとにモコン法で水蒸気バリアを測定した。すなわち最初は透明プラスチックフィルムのみの水蒸気バリアを測定し、次に無機酸化物層を積層した後にフィルム／無機酸化物層の水蒸気バリアを計る、というように各層を積層する度にそこまで積層した積層体の水蒸気バリアを測定した。それぞれの結果を表１に示す。有機物層（３、３’）の積層により、バリア性能の劣化はなかった。最後に、透明電極としてスパッタ法で１２０ｎｍのＩＴＯを形成して、透明電極付きバリアフィルムとした。
【００３７】
＜実施例２＞
図２は本発明の実施例２の透明電極付きバリアフィルム断面を示した図である。
透明プラスチックフィルム層（１）として厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ、溶解度因子δ＝約１０．３）の片面に、上記の塗布液Ｂで１．５μｍのアンカー有機物層（４）を塗布した。次に、スパッタ法により４０ｎｍの酸化アルミニウム（２）を成膜し、その後、上記の塗布液Ａで１μｍの有機物層（３）を塗布した。更に、先と同じＣＶＤ法で４０ｎｍの酸化珪素膜（２）、下記の塗布液Ｂで１μｍの有機物層（３’）を形成した。
【００３８】
評価は実施例１と同様の方法で測定した。それぞれの結果を表２に示す。有機物層（３、３’）の積層により、バリア性能の劣化はなかった。最後に、透明電極としてスパッタ法で１２０ｎｍのＩＴＯを形成して、透明電極付きバリアフィルムとした。
【００３９】
＜比較例１＞
有機物層（３）を有機物層（３’）に変更した以外は、実施例１と同様にバリアフィルムを試作した。評価は実施例１と同様の方法で測定した。それぞれの結果を表１に示す。バリア性能の劣化が確認された。
【００４０】
＜比較例２＞
有機物層（３）を有機物層（３’）に変更した以外は、実施例２と同様にバリアフィルムを試作した。評価は実施例１と同様の方法で測定した。それぞれの結果を表２に示す。バリア性能の劣化が確認された。
【００４１】
【表１】
0004224969.tif 000002
【００４２】
【表２】
0004224969.tif 000003
【００４３】
【発明の効果】
本発明により得られたバリアフィルムおよび透明電極付きバリアフィルムにおいては、有機物層が無機物層を破損させることはない。従って、安定したバリア性能を発現するバリアフィルムおよび導電性バリアフィルムを提供することができる。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明電極付きバリアフィルムの断面を示した説明図である。
【図２】本発明の透明電極付きバリアフィルムの断面を示した説明図である。
【符号の説明】
１          透明プラスチックフィルム
２          無機酸化物層
３、３’    有機物層
４          アンカー有機物層
【図１】
0004224969.tif 000004
【図２】
0004224969.tif 000005