(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材上に窒化酸化珪素層▲１▼、さらにその上に窒化酸化珪素層▲２▼の順に積層し構成された透明水蒸気バリアフィルムにおいて、窒化酸化珪素層▲１▼の元素濃度比O/(O+N)が窒化酸化珪素層▲２▼の元素濃度比O/(O+N)よりも小さいことを特徴とする透明水蒸気バリアフィルム。
【請求項２】
前記透明水蒸気バリアフィルムの樹脂基材と窒化酸化珪素層▲１▼の間に有機物層を持つことを特徴とする請求項１記載の透明水蒸気バリアフィルム。
【請求項３】
前記樹脂基材のガラス転移温度が200℃以上である請求項１、２いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム。
【請求項４】
前記樹脂基材がノルボルネン系樹脂またはポリエーテルスルホンを主成分とする請求項１〜３いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム。
【請求項５】
窒化酸化珪素層▲１▼および／または窒化酸化珪素層▲２▼がスパッタリングによって形成される請求項１〜４いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム。
【請求項６】
窒化酸化珪素層▲１▼および／または窒化酸化珪素層▲２▼が常圧ＣＶＤによって形成される請求項１〜４いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材、エレクトロニクス部材、一般包装部材、薬品包装部材などの幅広い用途に応用が可能な透明で水蒸気バリア性の高いフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラスチック基板や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の薄膜を形成した水蒸気バリア性フィルムは、水蒸気の遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。また、包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）基板等で使用されている。特に液晶表示素子ＥＬ素子などへの応用が進んでいる透明基材には、近年、軽量化、大型化という要求に加え、長期信頼性や形状の自由度が高いこと、曲面表示が可能であること等の高度な要求が加わり、重くて割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって透明プラスチック等のフィルム基材が採用され始めている。また、プラスチックフィルムは上記要求に応えるだけでなく、ロールトゥロール方式が可能であることからガラスよりも生産性が良くコストダウンの点でも有利である。
【０００３】
しかしながら、透明プラスチック等のフィルム基材はガラスに対し水蒸気バリア性が劣るという問題がある。水蒸気バリア性が劣る基材を用いると、水蒸気が浸透し、例えば液晶セル内の液晶を劣化させ、表示欠陥となって表示品位を劣化させてしまう。この様な問題を解決するためにフィルム基板上に金属酸化物薄膜を形成してガスバリア性フィルム基材とすることが知られている。包装材や液晶表示素子に使用される水蒸気バリア性フィルムとしてはプラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着したもの（特公昭53-12953号公報）や酸化アルミニウムを蒸着したもの（特開昭58-217344号公報）が知られており、いずれも１g/m2/day程度の水蒸気バリア性を有する。近年では、液晶ディスプレイの大型化、高精細ディスプレイ等の開発によりフィルム基板への水蒸気バリア性能について0.1g/m2/day程度まで要求が上がってきている。これに応えるためにより高い水蒸気バリア性能が期待できる手段としてスパッタリング法やＣＶＤ法による成膜検討が行われている。
【０００４】
ところが、ごく近年においてさらなる水蒸気バリア性を要求される有機ＥＬディスプレイや高精彩カラー液晶ディスプレイなどの開発が進み、これに使用可能な透明性を維持しつつもさらなる高水蒸気バリア性特に0.1g/m2/day未満の性能をもつ基材が要求されるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来よりも高い水蒸気バリア性能を持ちかつ高い透明性を併せ持つ透明水蒸気バリアフィルムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１）樹脂基材上に窒化酸化珪素からなる窒化酸化珪素層▲１▼、さらにその上に窒化酸化珪素からなる窒化酸化珪素層▲２▼の順に積層し構成された透明水蒸気バリアフィルムにおいて、窒化酸化珪素層▲１▼の元素濃度比O/(O+N)が窒化酸化珪素層▲２▼のの元素濃度比O/(O+N) よりも小さいことを特徴とする透明水蒸気バリアフィルム、
（２）前記透明水蒸気バリアフィルムの樹脂基材と窒化酸化珪素層▲１▼の間に有機物層を持つことを特徴とする（１）項記載の透明水蒸気バリアフィルム、
（３）前記樹脂基材のガラス転移温度が200℃以上である（１）（２）のいずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム、
（４）前記樹脂基材がノルボルネン系樹脂またはポリエーテルスルホンを主成分とする（１）〜（３）いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム、
（５）  窒化酸化珪素層▲１▼および／または窒化酸化珪素層▲２▼がスパッタリングによって形成される（１）〜（４）いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム、
（６）  窒化酸化珪素層▲１▼および／または窒化酸化珪素層▲２▼が常圧ＣＶＤによって形成される（１）〜（４）いずれか１項記載の透明水蒸気バリアフィルム
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、樹脂基材上に窒化酸化珪素層▲１▼、窒化酸化珪素層▲２▼の順に積層することで、窒化酸化珪素層▲１▼、窒化酸化珪素層▲２▼の個々の層だけでは無くしきれない層構造の欠陥部分を埋め、個々の層だけで形成するよりも水蒸気バリア性を高めた、かつ高い透明性をあわせもつフィルムである。さらに下層の窒化酸化珪素層▲１▼を上層の窒化酸化珪素層▲２▼よりも緻密性の高い窒素リッチの膜にすることで、真空プロセスによる膜形成時の樹脂基材や有機物層からのアウトガスを押さえることができ、窒化酸化珪素層▲２▼の真空成膜プロセスにおいて良好な透明性と水蒸気バリア性を兼ね備えた良質な膜が得られる。各窒化酸化珪素層の組成については特に制限はないが、窒化酸化珪素層▲１▼は元素濃度比0＜O/(O+N)≦0.4、窒化酸化珪素層▲２▼は元素濃度比0.3≦O/(O+N)＜1が好ましい。また、各層の厚みに関しても特に限定はしないが、窒化酸化珪素層▲１▼は層厚さ1〜50nm、窒化酸化珪素層▲２▼は層厚さ10〜500nmが好ましい。これらの範囲であれば、良好な光線透過率と水蒸気バリア性および曲げによるクラック耐性が得られる。窒化酸化珪素層の形成方法については真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ、スパッタリングなどの手段で実現される。特に、組成のコントロール性がよく、緻密な膜を形成できるスパッタリング、真空工程が不要で成膜コストの安価な大気圧の近傍下で放電プラズマ処理を利用することにより無機膜を成膜する常圧ＣＶＤが好ましい。スパッタリングには原材料としてSi3N4ターゲットを用いるRFスパッタリング方式や、Siターゲットを用いてAr、O2、N2ガスを導入するDCスパッタリング方式がある。Siターゲットを用いる場合はRFスパッタリング方式も選択できる。
【０００８】
また、樹脂基材と窒化酸化珪素層▲１▼の間に有機物層を設けると窒化酸化珪素層の曲げによる耐性や密着性の向上を見込める。この有機物層の材質については特に制限はないが、アクリル系樹脂やウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂等を使用することができる。中でも、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、イソシアヌル酸アクリレート、ペンタエリスリトールアクリレート、トリメチロールプロパンアクリレート、エチレングリコールアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのうち、２官能以上のアクリロイル基を有するモノマーを塗工後、架橋させて得られる高分子を主成分とすることが塗工性も良く好ましい。特に架橋度が高く、ガラス転移温度が200℃以上である、イソシアヌル酸アクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートを主成分とすることが好ましい。これらの２官能以上のアクリロイル基を有するモノマーは２種類以上を混合して用いても、また１官能のアクリレートを混合して用いても良い。また、それ自体で比較的バリア性のあるＰＶＡ系やＥＶＡ系、ポリ塩化ビニリデン、もしくはこれらの樹脂の複数を混用することもできる。樹脂基材直上の有機物層▲１▼については、その厚みの制限は特に無いが、０．０１〜１０μｍが好ましい。
【０００９】
本発明の樹脂基材としては何ら制限はないが、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂等を使用することができる。特に、ガラス転移温度が２００℃以上のノルボルネン系樹脂やポリエーテルサルホンは光学特性が良好で耐熱性が高く、有機物層無機物層形成プロセスにおいて高温処理による変形や劣化が無いので好ましい。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は、何ら下記実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ポリエーテルサルホンフィルムに２官能のエポキシアクリレート(昭和高分子：VR-60-LAV)25wt%、ジエチレングリコール50wt%、酢酸エチル24wt%、シランカップリング剤１wt%からなる均一な混合溶液をスピンコーターで塗布し、80℃10分加熱乾燥後さらにＵＶ照射で硬化させて２μｍの樹脂層を形成した。つぎに、スパッタ装置の真空槽内に前記有機物層を形成したフィルムをセットし10-4Pa台まで真空引きし、放電ガスとしてアルゴンを分圧で0.5Pa導入した。雰囲気圧力が安定したところで放電を開始しSi3N4ターゲット上にプラズマを発生させ、スパッタリングプロセスを開始した。プロセスが安定したところでシャッターを開きフィルムへの窒化酸化珪素層▲１▼の形成を開始した。5nmの膜が堆積したところでシャッターを閉じて成膜を終了した。この条件で成膜した酸化珪素層▲１▼の元素濃度比O/(O+N)をＸ線光電子分光分析（ESCA）で測定したところ、0.30であった。続いて、放電ガスとしてアルゴンを分圧で0.5Pa導入、反応ガスとして酸素を分圧で0.005Pa導入した。雰囲気圧力が安定したところで放電を開始しSi3N4ターゲット上にプラズマを発生させ、スパッタリングプロセスを開始した。プロセスが安定したところでシャッターを開きフィルムへの窒化酸化珪素層▲２▼の形成を開始した。95nmの膜が堆積したところでシャッターを閉じて成膜を終了した。この条件で成膜した酸化珪素層▲２▼の元素濃度比O/(O+N)をESCAで測定したところ、0.65であった。真空槽内に大気を導入し窒化酸化珪素層の形成されたフィルムを取り出した。
【００１１】
（実施例２）
実施例１で使用したポリエーテルスルホンフィルムの代わりに、ポリカーボネートフィルムを用いた他は実施例１と同様に、ポリカーボネートフィルム上に窒化酸化珪素層▲１▼、窒化酸化珪素層▲２▼の形成を行った。
【００１２】
（比較例１）
実施例１と同様に、ポリエーテルサルホンフィルム上に窒化酸化珪素層の形成を行ったが実施例１における窒化酸化珪素層▲１▼の成膜条件で、その厚みを100nm単層とした。
（比較例２）
実施例１と同様に、ポリエーテルサルホンフィルム上に窒化酸化珪素層の形成を行ったが実施例１における窒化酸化珪素層▲２▼のの成膜条件で、その厚みを100nm単層とした。
【００１３】
（評価）
各フィルムの水蒸気透過度をJISK7129B法にて測定した。また、分光透過率計により波長400nmにおける光線透過率を測定した。結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
0003859518.tif 000002
【００１５】
実施例１、２においては、いずれの評価結果も表示素子用としての要求特性を十分に満たしていたが、窒化酸化珪素層▲１▼単層である比較例１では、水蒸気バリア性は良好であったものの、光線透過率が低く要求特性を満たせなかった。また、窒化酸化珪素層▲２▼単層の比較例２では、水蒸気バリア性が不足していた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、高い水蒸気バリア性と高い透明性をあわせもつことを特徴とするフィルムである。本発明のフィルムをたとえば表示用素子として適用すれば、軽くて割れないディスプレイが実現できる。また、薬品などの保存に適用すれば中身が見えて、落としても割れないような保存容器を実現することも可能であり、その工業的価値は極めて高い。