(57)【要約】  本発明は光透過性フィルムの製造法に関し、該方法は、セラミック材料を準備する工程であって、該セラミック材料が３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光に透過性である工程と、セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために電磁放射線を使用する工程であって、該電磁放射線が４５０ｎｍより短い波長を有する工程とを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性フィルムの製造法であって、
セラミック材料を準備する工程であって、前記セラミック材料が３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光に透過性である工程と、
前記セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために電磁放射線を使用する工程であって、前記電磁放射線が４５０ｎｍより短い波長を有する工程と、
を含む製造法。
【請求項２】
前記電磁放射線が４５０ｎｍより短い波長分布を有する、請求項１に記載の製造法。
【請求項３】
前記セラミック材料が少なくとも２つの成分を含み、前記少なくとも２つの成分が、１つまたはそれ以上の異なる大きさ、異なる形であり、かつ異なる化学組成を有する、請求項１または２に記載の製造法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの成分が少なくとも実質的に球形である、請求項３に記載の製造法。
【請求項５】
前記少なくとも２つの成分が異なる大きさであり、第一成分の直径が第二成分より２５〜３５％小さい、請求項４に記載の製造法。
【請求項６】
前記セラミック材料の少なくともいくつかの成分が扁球形である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項７】
前記セラミック材料中に極微量の前記少なくともいくつかの成分が存在する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項８】
前記セラミック材料が、４５０ｎｍより短い波長の前記電磁放射線を吸収する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項９】
前記セラミック材料の前記少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される前記電磁放射線が、パルス電磁放射線である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１０】
前記パルス電磁放射線が、パルス光放出システムによって発生される、請求項９に記載の製造法。
【請求項１１】
前記セラミック材料の前記少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される前記電磁放射線が、２００ｎｍ〜４５０ｎｍの波長を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１２】
前記セラミック材料が、３８０ｎｍ〜７６０ｎｍの波長を有する光に透過性である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１３】
基板を準備することをさらに含み、前記基板に前記セラミック材料を付着させる工程を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１４】
前記基板が非導電性であり、前記基板に前記セラミック材料を付着させる工程が周囲雰囲気で行われる、請求項１３に記載の製造法。
【請求項１５】
前記セラミック材料の前記少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために必要とされる前記電磁放射線のエネルギーを計算する工程をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１６】
前記セラミック材料の前記少なくともいくつかの成分が前記基板に隣接している場合に、前記電磁放射線が前記少なくともいくつかの成分を前記基板に接着させる、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１７】
前記光透過性フィルムが光電子デバイスの一部であり、前記光電子デバイスが一連の溝を含み、前記一連の溝の各溝が第一面および第二面ならびにそれらの間の空洞を有し、前記空洞が第一半導体材料で少なくとも部分的に満たされ、前記第一面が導体材料で被覆され、前記第二面が第二半導体材料で被覆されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の製造法。
【請求項１８】
前記光透過性フィルムが１００〜４００ｎｍの厚さである、請求項１７に記載の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性フィルムの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被覆ポリマー基板の処理は困難になることがある。被覆ポリマー基板の製造は多くの場合、熱を必要とするが、加えられた熱負荷は基板を過熱して、基板の変形および構造破損ならびに他のモードの基板損傷を生じることが多い。
【０００３】
現在の製造技術は、他の成分の接着を向上させるために基板の前処理を含むことが多い。これは必要とされる加熱を減少させるが、結果的に工程が複雑になる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、光透過性フィルムの製造工程の複雑性を減少させることを目的としている。
【発明の詳細な説明】
【０００５】
本発明の第一態様により、光透過性フィルムの製造法を提供し、該製造法は下記の工程、
セラミック材料を準備する工程であって、該セラミック材料が３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光に透過性である工程と、
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために電磁放射線を使用する工程であって、該電磁放射線が４５０ｎｍより短い波長を有する工程と、
を含む。
【０００６】
電磁放射線は一般に、４５０ｎｍより短い波長分布を有する。
【０００７】
光透過性フィルムはバリアになり得る。該バリアは液体、気体、酸素、湿気、水蒸気および臭気の１つまたはそれ以上に対して不透過性または少なくとも実質的に不透過性であり得る。
【０００８】
セラミック材料は一般に、少なくとも２つの成分を含む。少なくとも２つの成分は、一般に、１つまたはそれ以上の異なる大きさ、異なる形であり、かつ異なる化学組成を有する。
【０００９】
少なくとも２つの成分が異なる大きさである場合、第一成分の大きさは第二成分より通常２５〜３５％、一般に３０％小さい。３つの成分が存在する場合、第三成分は第一成分より通常２５〜３５％、一般に３０％小さい。
【００１０】
少なくとも２つの成分、および３つの成分が存在する場合に第三成分は、一般に少なくとも実質的におよび／または名目上球形であり、通常は球形である。少なくとも２つの成分が少なくとも実質的におよび／または名目上球形であり、異なる大きさである場合、第一成分の直径は第二成分より通常２５〜３５％、一般に３０％小さい。少なくとも実質的におよび／または名目上球形である３つの成分が存在する場合、第三成分の直径は第一成分より通常２５〜３５％、一般に３０％小さい。
【００１１】
セラミック材料の成分が異なる大きさおよび／または異なる形である場合、各成分が他の成分と共に単位直方体に最大可能密度に充填された場合に各成分が占める体積百分率による配置に基づく単位格子の開発によって、高いまたはより高い充填密度が得られる。これは、組み合わすべき多くの成分の各体積百分率を与える。
【００１２】
セラミック材料の少なくとも２つの成分の、１つまたはそれ以上の大きさ、形および化学組成を、セラミック材料の成分の充填密度を増加させるために使用できることは本発明の利点となり得る。充填密度が増加した場合、光透過性フィルムの機械的強度および／または不透過性が一般に増加する。
【００１３】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分は、扁球形であることができ、かつ／または高アスペクト比を有することができる。セラミック材料の少なくともいくつかの成分が扁球形であり、かつ／または高アスペクト比を有する場合に、セラミック材料の成分の充填密度が増加し得る。
【００１４】
極微量の該少なくともいくつかの成分がセラミック材料に存在し得る。より多くの該少なくともいくつかの成分がセラミック材料に存在することもでき、セラミック材料は１〜７４％、一般に２０〜６０％のセラミック材料を含有することができる。セラミック材料中の該少なくともいくつかの成分の量は、少なくともいくつかの成分の負荷量と呼ぶこともできる。該少なくともいくつかの成分の負荷量は、光透過性フィルムの特性を制御するのに用いられ得る。
【００１５】
セラミック材料は一般に、４５０ｎｍより短い波長の電磁放射線を吸収する。セラミック材料の少なくともいくつかの成分は一般に、吸収材料を含有する。吸収材料は、通常、少なくともいくらかの電磁放射線を吸収する。吸収材料は、通常、３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光を実質的に吸収しない。
【００１６】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線は、パルス電磁放射線であることができる。電磁放射線は閃光灯によって発生させることができる。セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線は、通常、４５０ｎｍより短い波長、一般に３８０ｎｍより短い波長、場合により２００ｎｍ〜４５０ｎｍの波長を有する。
【００１７】
セラミック材料は、３８０ｎｍ〜７６０ｎｍの波長の光に透過性であることができる。
【００１８】
パルス電磁放射線は、パルス光放出システムによって発生させることができる。プラズマ駆動条件、光伝達システムのデザイン、および実質的に有用でない光放射を除去するための光フィルタリングの１つまたはそれ以上の適切な選択を、パルス光放出システムの最適化に使用し得る。
【００１９】
基板への有害な損傷を生じずに、セラミック材料の少なくともいくつかの成分の良好な接着のための操作ウィンドウを維持するために、パルス電磁放射線の電圧および／またはパルス電磁放射線がオンである時間を、一般に調節すべきであり、通常は最小限にすべきである。
【００２０】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために電磁放射線を使用する工程は、パルス光硬化であることができる。理論に縛られるものではないが、硬化後、セラミック材料の少なくともいくつかの成分は、予備硬化フィルムより高い接着強度で互いに接着される。
【００２１】
セラミック材料は一般に高密度である。セラミック材料の少なくともいくつかの成分は球形であり得る。セラミック材料の少なくともいくつかの成分が球形であり、かつ実質的に同じタイプおよび／または化学組成である場合、セラミック材料の密度は通常０．５〜０．７５、一般に０．５２３〜０．７４０である。セラミック材料の少なくともいくつかの成分が球形であり、かつ第一および第二タイプおよび／または化学組成の成分を含む場合、セラミック材料の密度は通常０．７５より高く、一般に１に近い。セラミック材料は一般に非多孔性である。
【００２２】
前記方法は基板を準備することをさらに含み得る。前記方法は、セラミック材料を基板に付着および／または塗布する工程を含み得る。
【００２３】
基板は一般に非導電性である。セラミック材料を基板に付着および／または塗布する工程は、一般に、周囲雰囲気および／または気圧下に行われる。
【００２４】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させる工程は、少なくともいくつかの成分を互いに溶融、粘着、硬化および焼結させることの１つまたはそれ以上を一般に含む。セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させる工程は、少なくともいくつかの成分を、互いに、ならびに基板および／または存在する他の固体に、溶融、粘着、硬化および焼結させることの１つまたはそれ以上を一般に含む。
【００２５】
セラミック材料は３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光に透過性である。これは、３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光が、吸収および／または散乱されずに、または少なくとも実質的にされずに、セラミック材料を通過することを一般に意味する。これは、３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光が、セラミック材料によって吸収されない、または少なくとも実質的に吸収されないことを意味し得る。
【００２６】
本発明の方法は、光透過性フィルムを製造する方法である。光透過性フィルムは、一般に、それに投射している可視光の大部分を透過させ、かつ該可視光のほとんどを反射および／または吸収しない。
【００２７】
光透過性フィルムは、ヒト可視スペクトルおよび／または３６０ｎｍ〜７６０ｎｍに対して透過性を有すると一般に考えられる。光透過性フィルムは、それがわずかな可視スペクトルを通すことができ、それでもなおヒトがそれを通して物体を見ることを可能にする場合に、光透過性であると考えることができる。セラミック材料は、３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する光に実質的に透過性であると考えることができ、かつ／またはそれ故にそう考えることができる。
【００２８】
有用な透過性とは、本明細書において、達成すべき所望機能のために充分な可視光が光透過性フィルムを通過することを可能にする可視スペクトル間または可視スペクトル内の透過性であると考えられる。通常は全可視スペクトル透過が最大にされるが、ある場合には、光透過性フィルムの機能要素が維持される限り、減少した透過が許容される。
【００２９】
光透過性フィルムの機能要素は、一般に、下記の１つまたはそれ以上である。気体バリア、透過バリア、選択的気体透過バリア、抗真菌、自己洗浄、導電性、紫外線遮断、酸素および／または湿気感受性食品用の包装、酸素および／または湿気感受性物品用の包装、処方薬用途に使用される包装、気体および／または湿気感受性の物品および／または成分の封入、導電性および／または静電気散逸性の物品および／または成分の封入、紫外線（ＵＶ）感受性物品の保護、光変色性および／または熱変色性システムの一部、および透明導電性フィルム。
【００３０】
セラミック材料は一般に無機である。セラミック材料の少なくとも１つの成分は金属であることができる。セラミック材料の少なくとも１つの成分は非金属であることができる。セラミック材料は非金属性であることができる。セラミック材料は、通常、微粒子である。セラミック材料は酸化物および／または窒化物および／または硫化物および／またはフッ化物および／または臭化物であることができる。セラミック材料は、アルミニウム、ケイ素、チタン、マンガン、亜鉛、バナジウム、リチウム、マグネシウム、ニオビウム、ランタン、セリウム、鉛、スズ、インジウム、イットリウム、イッテルビウム、銀タングステン、モリブデンおよびタンタルの１つまたはそれ以上を含み得る。セラミック材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、窒化チタン、ニオブ酸リチウムおよび臭化銀の１つまたはそれ以上を含み得る。
【００３１】
光透過性フィルムは一般に樹脂不含である。
【００３２】
光透過性フィルムは、一般に、無機材料から本質的に成ることができる。
【００３３】
セラミック材料はナノ粒子を含み得る。セラミック材料の少なくともいくつかの成分は、ナノ粒子であることができ、かつ／またはナノ粒子を含むことができる。前記方法は、流体、一般に液体に、セラミック材料のナノ粒子を添加して、ナノ粒子懸濁液を作製する工程を含み得る。
【００３４】
前記方法は、通常、セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために必要とされる電磁放射線のエネルギーを計算する工程を含む。電磁放射線のエネルギーは、一般に、セラミック材料の吸収特性に関係している。セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線の波長は、一般に、必要とされる電磁放射線のエネルギーおよび／またはセラミック材料の光吸収に依存して選択される。
【００３５】
光透過性フィルムは、光電子デバイスの一部であることができる。光電子デバイスは一連の溝を含むことができ、該一連の溝の各溝は第一面および第二面ならびにそれらの間の空洞を有する。該空洞は、一般に、第一半導体材料で少なくとも部分的に満たされ、第一面は導体材料で被覆され、第二面は第二半導体材料で被覆されている。空洞はトラフと呼ぶこともできる。
【００３６】
使用時に、光電子デバイスは光に曝露される。光は、一般に、紫外線、赤外線および可視光線の１つまたはそれ以上を含む。半導体および他の半導体材料、および通常は半導体と他の半導体との接合点が、光に曝露されたときに、電気エネルギーおよび／または電気、通常は直流電流が一般に発生する。
【００３７】
光透過性フィルムは紫外線（ＵＶ）に対するバリアになり得る。光透過性フィルムは、ＵＶを吸収する場合に、紫外線に対するバリアになり得る。紫外線または少なくともいくらかの紫外線および／または１つまたはそれ以上の波長の紫外線は、一般に、光透過性フィルムを通過することができない。
【００３８】
光透過性フィルムは、下記の１つまたはそれ以上の一部になり得る。酸素および／または湿気感受性食品用の包装、酸素および／または湿気感受性物品用の包装、処方薬用途に使用される包装、気体および／または湿気感受性の物品および／または成分の封入、導電性および／または静電気散逸性の物品および／または成分の封入、紫外線（ＵＶ）感受性物品の保護、光変色性および／または熱変色性システムの一部、および透明導電性フィルム。
【００３９】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させ、かつ／または該少なくともいくつかの成分を存在する他の固体に接着させるために、電磁放射線を使用する工程は光処理であることができる。
【００４０】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分が互いに接着して光透過性フィルムを生じるのに充分な４５０ｎｍより短い波長の電磁放射線を、セラミック材料の少なくともいくつかの成分が吸収することは本発明の利点となり得る。セラミック材料が損傷され、かつ／または光透過性フィルムの製造および／または適切な機能を妨げるほど多くの欠陥が該材料中に生じるような、多すぎる電磁放射線を、セラミック材料の少なくともいくつかの成分は一般に吸収しない。
【００４１】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線は、通常、セラミック材料の少なくともいくつかの成分の熱エネルギーおよび／または温度を瞬間的に増加させるのに充分なエネルギーを有する。少なくともいくつかの成分を互いに接着させるのは、通常、この増加した熱エネルギーおよび／または温度である。セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線は、通常、セラミック材料の少なくともいくつかの成分を加熱する。
【００４２】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分が基板に隣接している場合、電磁放射線は、通常、少なくともいくつかの成分を基板に接着させる。
【００４３】
光透過性フィルムは、５０〜１０００ｎｍの厚さ、一般に１００〜４００ｎｍの厚さであることができる。
【００４４】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために電磁放射線を使用する工程であって、該電磁放射線が４５０ｎｍより短い波長を有する工程は、少なくともいくつかの成分の吸収スペクトルと、使用される電磁放射線の発光スペクトルとを一致させるかまたは少なくとも実質的に一致させることを一般に含む。そのような波長は、熱フィラメント、ＬＥＤおよび閃光灯を含むがそれらに限定されないいくつかのタイプの光源によって発生される。
【００４５】
本発明の発明者らは、いくつかの材料が、ナノ粒子形態である場合に、異なる光吸収スペクトルおよび／または挙動を有することが既知であることに注目している。本発明の発明者らは、これは、バルク光学特性のみを考慮した場合に通常利用できる材料と比較して、より広い範囲の材料を使用して光透過性フィルムを作製できることを意味し得ることを認識している。
【００４６】
セラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させるために使用される電磁放射線の波長、周波数およびエネルギーの１つまたはそれ以上が、セラミック材料の少なくともいくつかの成分の接着、凝集および均質性の１つまたはそれ以上に作用するように一般に調節される。これを、光透過性フィルムの光学性能を向上させるために使用できることは、本発明の利点となり得る。
【００４７】
光透過性フィルムの製造法は、１つより多い層を含む光透過性フィルムを製造する工程を含み得る。３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光に透過性であるセラミック材料を準備する工程、および、４５０ｎｍより短い波長を有する電磁放射線を使用してセラミック材料の少なくともいくつかの成分を互いに接着させる工程を、フィルムの各層に関して繰り返すことができる。
【００４８】
セラミック材料は、３８０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光に実質的に透過性であることができる。
【００４９】
本発明の実施形態を、いくつかの実施例として以下に説明する。
【実施例】
【００５０】
実施例１
エタノール中のマンガンドープ二酸化チタンナノ粒子のモノ分散系を含むペースト状のナノ粒子セラミック材料を、超音波撹拌して、良好な分散を得た。次に、これをメイヤーロッドで塗布して、ＰＥＴ表面（基板とも呼ぶ）に名目１０〜２０ミクロンの塗膜を与えた。溶液が急速に乾燥する間に、ちりめん状のしわが、ほとんどまたは全く観察されなかった。メイヤーロッドは溝付き面を有するので、ロッドを引いて平面を移動させるときに既知量の液体被覆材料が残る。２００〜１０００ｎｍの波長を有し、１００〜１０００マイクロ秒持続する電磁放射線のシングルパルスで該平面を処理して、ナノ粒子セラミックペースト材料のいくつかの成分を互いに接着させた。得られたフィルムは、優れた接着性、および酸素透過率（ＯＴＲ）に関するフィルムの向上した気体バリア特性を示した。対照試料は３８．８ｃｃ／ｍ２／日のＯＴＲを有し、被覆試料は５．６ｃｃ／ｍ２／日のＯＴＲを有していた。ナノ粒子セラミックペースト材料は、３６０〜７６０ｎｍの波長を有する光に透過性であった。
【００５１】
実施例２
２つの試料を調製し、第一試料は水中で安定化した二酸化チタンの単一成分セラミック材料を使用し、第二セラミック材料は、３％のＺｎＯを添加し、エタノールで希釈した同じ溶液を使用した。得られた２つのフィルムは、第二フィルムの減少した固形分により、異なる厚さを有すると考えられた。しかし、第二試料は異なる大きさの粒子を使用し、これらの粒子の比率は３：１であった。それによって、粒子の充填密度が向上した。得られたこれらのフィルムのバリア特性は、２成分系に関して、より厚い単一成分フィルムより良好な気体バリア特性を示した。したがって、バリア性能は異なっていた。前記実施例１で概説したのと同様の処理後に、第一の、より厚い単一成分フィルムは、１０．６ｃｃ／ｍ２／日のＯＴＲおよび２３．７ｇ／ｍ３／日の水蒸気透過率（ＭＶＴＲ）を有し、これに対して、より薄い２成分フィルムは、４．６６ｃｃ／ｍ２／日のＯＴＲおよび５．０２ｇ／ｍ３／日のＭＶＴＲを有していた。これは、第二ナノ粒子の少量添加が有益効果を有し、より厚いフィルムに基づいて予想された特性より意外にも優れていたことを示している。別の方法では固体重量により３倍の厚さになるフィルムを、２成分フィルムと同じ厚さに作製した。
【００５２】
実施例３
５０ｎｍの大きさのマンガンドープ二酸化チタンナノ粒子、５〜１５ｎｍの大きさのケイ素ナノ粒子、２０ｎｍの大きさの中空ケイ素ナノ粒子、５０ｎｍの大きさのマンガンドープ酸化亜鉛、２０ｎｍの大きさの酸化亜鉛および３０ｎｍの大きさのバナジウムドープ酸化亜鉛の懸濁液を使用して、セラミック材料の試料を調製した。全ての材料を５ｍＬのエタノールと定量混合し、担体ＰＥＴ織布に吹付塗布した。２００〜１０００ｎｍの波長を有する電磁放射線に全ての試料を曝露して、少なくともいくらかのそれらの成分を互いに接着させた。５〜１５ｎｍの粒径の二酸化ケイ素試料は、２００〜４５０ｎｍの波長範囲におけるそれらの非常に低い吸収により、テープ試験した場合に、妥当な接着を示さなかった。１０００マイクロ秒のパルス持続時間を有する５００ボルト未満の初期電圧パルスは、妥当な接着をほとんどまたは全く有さない試料を生じた。残りの全ての試料は、２００〜１０００ｎｍの波長において、初期電圧パルスの１５０％のパルス、すなわち７００〜７５０ボルトのパルスに、３００マイクロ秒の持続時間で曝露した場合に、良好な結果を示した。
【００５３】
本発明の発明者らは、キセノン放電灯における電圧放電を５０％増加させた場合に、４５０ｎｍ未満の波長強度が、より低い電圧パルスの波長強度の約５倍に増加されることを認識している。したがって、７０％のパルス幅の減少でも、より高いパルスの４５０ｎｍ未満の全送達エネルギーは、より低い電圧パルスの１５０％である。
【００５４】
使用される電圧およびパルス持続時間は、放電灯および機械に固有であり、したがって使用されるシステムによって変化する。
【国際調査報告】
2020515502.tif 000002
2020515502.tif 000003
2020515502.tif 000004