JP2014514981A - 多層プラスチック基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、接合された２枚のプラスチックフィルムを中心に両面に、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、ガスバリア層および第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層が積層された多層プラスチック基板であって、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールのうち１種以上を含む組成物で形成された多層プラスチック基板およびその製造方法を提供する。

Description

本発明は、多層構造を有するプラスチック基板およびその製造方法に関し、より詳細には、優れたガス遮断特性、高い表面硬度および水分遮断特性を具現することができる多層プラスチック基板およびその製造方法に関する。

表示装置、額縁、工芸、容器などに使用されるガラス基板は、小さい線膨脹係数、優れたガスバリア性、高い光透過度、表面平坦度、優れた耐熱性と耐化学性などの様々な長所を有するが、衝撃に弱くて、割れやすくて、密度が高いため、重い短所がある。

最近、液晶や有機発光表示装置、電子紙に対する関心が急増しながら、これら表示装置の基板をガラスからプラスチックに代替しようとする研究が活発に進行されている。すなわち、ガラス基板をプラスチック基板に代替すれば、表示装置の全体重さが軽くなり、デザインの柔軟性を付与することができ、衝撃に強くて、連続工程で製造する場合、ガラス基板に比べて経済性を有することができる。

一方、表示装置のプラスチック基板に使用されるためには、トランジスタ素子の工程温度、透明電極の蒸着温度に耐えることができる高いガラス転移温度、液晶と有機発光材料の老化を防止するための酸素と水蒸気遮断特性、工程温度の変化による基板の反り防止のための小さい線膨脹係数と寸法安定性、既存のガラス基板に使用される工程機器と互換性を有する高い機械的強度、エッチング工程に耐えることができる耐化学性、高い光透過度および少ない複屈折率、表面の耐スクラッチ性などの特性が要求される。

しかし、このような条件をすべて満足する高機能性高分子基材フィルム（高分子フィルムと高分子−無機物複合フィルムを含む）は存在しないので、高分子基材フィルムに複数の層の機能性コーティングを行い、上記物性を満足させようとする努力が行われている。代表的なコーティング層の例としては、高分子表面の欠陥を低減し、平坦性を付与する有機平坦化層、酸素と水蒸気などのガス遮断のための無機物よりなるガスバリア層、表面の耐スクラッチ性付与のための有機または有機−無機ハードコーティング層などを挙げることができる。従来の様々な多層プラスチック基板の場合、高分子基材に無機物ガスバリア層をコーティングし、ガスバリア層上にハードコーティング層をコーティングする過程を進行するが、このような多層構造で製造するときの問題点は、高分子基材とガスバリア層間の大きい線膨脹係数の差異による高分子基材の変形と無機薄膜のクラックおよび剥離が発生することができる。したがって、各層の界面での応力を最小化することができる適切な多層構造の設計とコーティング層間の接着性が非常に重要であると言える。

米国のバイテックス（Ｖｉｔｅｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ）社は、高分子基材フィルムに単量体薄膜を形成し、これに紫外線（ＵＶ）を照射して重合反応させて、高分子化（固体化した有機層）し、その上にスパッタリング方法で無機薄膜を成膜する過程を繰り返して複数層の有機−無機層を製造し、優れたガス遮断性を有する柔軟な基板を製造した。しかし、たとえ上記方法で優れたガス遮断性を有する製品を得ることはできるが、低い線膨脹係数が要求されるディスプレイの用途には適していないし、これに対する解決策についても提示していない。

また、米国特許第６，４６５，９５３号には、酸素と水蒸気に敏感な有機発光機器にプラスチック基板を使用するために、流入される酸素および水蒸気と反応することができるゲッター粒子のプラスチック基板に分散させる方法を提示した。上記ゲッター粒子のサイズは、発光される特性波長のサイズより充分に小さくて、分散が均一になり、発光される光が散乱されずに、基板を透過しなければならない。また、上記方法は、プラスチック基板に無機物よりなるガスベイア膜をコーティングすることによって、流入される酸素と水蒸気の量を最小化しようとした。しかし、上記方法は、１００〜２００ｎｍサイズのナノ粒子を均一に分散させて基板を製造しにくいし、酸素や水蒸気と反応することができるゲッター粒子を多量含有させるためにプラスチック基板の厚さが厚くなければならないし、プラスチック基板の上に無機物ガスベイア膜が直接コーティングされるので、温度変化によってガスベイア膜にクラックや剥離が起きる可能性が多い。

米国特許第６，３２２，８６０号には、反応押出して製造した１ｍｍ厚さ以内のポリグルタイミドシートの一面または両面に場合によってシリカ粒子等を含む架橋が可能な組成物（多官能基アクリレート系モノマーまたはオリゴマー、アルコキシシランなどとこれらの混合物）をコーティングした後、これを光硬化または熱硬化させて架橋コーティング膜を製造し、その上にガスベイア膜をコーティングした後、場合によってさらに架橋コーティング膜をベリア膜にコーティングし、表示装置用プラスチック基板を製造したことがある。しかし、上記方法は、いくつかの特殊な場合にのみ、酸素透過率と水蒸気透過率が液晶表示装置に利用することができる程度に小さいだけであり、ガラス代替用基板に使用するために必須的に要求される低い線膨脹係数と優れた寸法安定性については相変らず改善していない。
米国特許第６，５０３，６３４号は、有機−無機ハイブリッドであるＯＲＭＯＣＥＲと酸化ケイ素層を１つの高分子基材の上に、または２つの高分子基材の中間層にコーティングし、酸素透過率がコーティングする前の高分子基材の１／３０以下、水蒸気透過率がコーティングする前の高分子基材の１／４０以下の多層フィルムを提示した。上記方法は、酸素、水蒸気透過率がコーティングする前の高分子基材に比べて非常に減少し、包装材の材料に使用されることができる可能性を提示したが、線膨脹係数と寸法安定性の改善に対する言及はない。

米国特許第６，４６５，９５３号 米国特許第６，３２２，８６０号 米国特許第６，５０３，６３４号

本発明の目的は、優れたガス遮断特性を提供することができ、高い表面硬度および水分遮断特性が優れた多層プラスチック基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、多層プラスチック基板および上記基板を含む電子装置に関する。

１つの例として、本発明による多層プラスチック基板は、
接合された２枚のプラスチックフィルムを中心に両面に、
第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層；
ガスバリア層；および
第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層が積層され、
上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式１で表わされる化合物よりなる群から１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成されることを特徴とする。
［化学式１］
（Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
化学式１で、Ｘは、同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
ｍは、１〜３の整数である。

１つの例として、化学式１の定義部分で、酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）_ｍ−Ｏ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することができる。

本発明による多層プラスチック基板は、低い線膨脹係数と優れた鉛筆硬度を提供することができる。１つの例として、上記多層プラスチック基板は、ＡＳＴＭ Ｄ６９６条件で測定時に線膨脹係数が２０ｐｐｍ／Ｋ以下であることができる。他の例として、上記多層プラスチック基板は、２００ｇの荷重を加えるＡＳＴＭ Ｄ３３６３条件で鉛筆硬度が４Ｈ以上または５Ｈ以上であることができる。

本発明による多層プラスチック基板は、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから選択される１種以上の金属アルコキシドをさらに含むことができる。
［化学式２］
Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなるグループから選択される１種以上の金属を示し、Ｒ^４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。

例えば、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち少なくとも１つをさらに含むことができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さは、特に制限されないが、例えば、０．１〜５０μｍ範囲であることができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の表面平坦度は、それぞれ０．１〜１．２Ｒａであることができる。

上記ガスバリア層は、ＳｉＯ_ｘ（ここで、ｘは１〜４の整数）、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ここで、ｘおよびｙはそれぞれ１〜３の整数）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＩＴＯよりなるグループから選択される１種以上の無機物から形成されることができる。

上記ガスバリア層の厚さは、５〜１０００ｎｍ範囲であることができる。

上記プラスチックフィルムは、単一高分子、２種以上の高分子ブレンドおよび有機または無機添加物が含有された高分子複合材料よりなるグループから選択された１種以上の物質で形成されることができる。上記２枚のプラスチックフィルムは、それぞれの厚さが１０〜２０００μｍ範囲であることができる。

本発明は、上記２枚のプラスチックフィルムの間に形成された接合層をさらに含むことができるし、上記接合層は、アクリル系接着剤または熱接着方法によって形成されることができる。 上記接合層の厚さが０．１〜１０μｍ範囲であることができる。

本発明は、前述した多層プラスチック基板を含む電子装置を提供する。

また、本発明は、ａ）プラスチックフィルムの一面に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成する段階；
ｂ）上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層上にガスバリア層を形成する段階；
ｃ）上記ガスバリア層上に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成し、多層フィルムを形成する段階；
ｄ）上記ａ）段階乃至上記ｃ）段階の過程を繰り返して上記ｃ）段階と同一の構造の多層フィルムを１種さらに製造する段階；および
ｅ）上記ｃ）段階および上記ｄ）段階で製造した各多層フィルムの層が形成されないそれぞれのプラスチックフィルム面を互いに接合し、対称構造を形成する段階を含み、
上記ａ）段階および上記ｃ）段階のうち少なくとも一段階で使用する有機−無機ハイブリッド組成物は、下記化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成される多層プラスチック基板の製造方法を提供する。
［化学式１］
（Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
化学式１で、Ｘは、同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
ｍは、１〜３の整数である。

１つの例として、上記化学式１の定義部分で、酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）ｍ−Ｏ−Ｓｉ−Ｘ（４−ｍ）または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することができる。

また、本発明は、上記有機−無機ハイブリッド層形成用組成物が下記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される金属アルコキシドをさらに含む多層プラスチック基板の製造方法を提供する。
［化学式２］
Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなるグループから選択される１種以上の金属を示し、Ｒ^４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。

１つの例として、上記有機−無機ハイブリッド層形成用組成物は、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち少なくとも１つをさらに含むことができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さが０．１〜５０μｍである多層プラスチック基板の製造方法を提供する。

また、上記ｅ）段階の接合方法は、アクリル系接着剤を利用するか、または熱硬化を利用した接着方法であることができる。

本発明によれば、優れたガス遮断特性を提供することができ、高い表面硬度および水分遮断特性を提供することができる。

図１は、本発明の一例による多層構造のプラスチック基板の断面構造を簡略に示す図である。 図２は、本発明の多層プラスチック基板の製造工程を簡略に示す図である。

本発明の１つの実施例による多層プラスチック基板は、
接合された２枚のプラスチックフィルムを中心に両面に、
第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層；
ガスバリア層；および
第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層が積層され、
上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式１で表わされる化合物よりなる群から１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成された構造であることができる。
［化学式１］
（Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
化学式１で、Ｘは同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
ｍは、１〜３の整数である。

１つの例として、化学式１の定義部分で、酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）_ｍ−Ｏ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することができる。

本発明による多層プラスチック基板は、低い線膨脹係数と優れた鉛筆硬度を提供することができる。１つの例として、上記多層プラスチック基板は、ＡＳＴＭ Ｄ６９６条件で測定時に線膨脹係数が２０ｐｐｍ／Ｋ以下、１８ｐｐｍ／Ｋ以下、１６ｐｐｍ／Ｋ以下、１２ｐｐｍ／Ｋ以下または１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることができ、場合によっては、０．１〜２０ｐｐｍ／Ｋ、１〜２０ｐｐｍ／Ｋ、５〜２０ｐｐｍ／Ｋ、８〜２０ｐｐｍ／Ｋ、８〜１６ｐｐｍ／Ｋ、８〜１２ｐｐｍ／Ｋ、または１２〜１６ｐｐｍ／Ｋ範囲であることができる。他の例として、上記多層プラスチック基板は、２００ｇの荷重を加えるＡＳＴＭ Ｄ３３６３条件で鉛筆硬度が４Ｈ以上または５Ｈ以上であることができ、場合によっては、３．５〜７Ｈ、４〜７Ｈ、または４〜６Ｈ範囲であることができる。

例えば、上記多層プラスチック基板は、対称形のラミネートされた構造であって、プラスチックフィルムとガスバリア層との間、および上記ガスバリア層上に有機−無機ハイブリッドバッファー層を位置させて、層間線膨脹係数の差異を最小化し、層間接着力を向上させることができる。また、上記多層プラスチック基板は、対称構造を有するので、温度変化によってプラスチック基板が一方の方向に曲がらなくなる。

本発明による多層プラスチック基板のプラスチックフィルムは、単一高分子、２種以上の高分子ブレンドおよび有機または無機添加物が含有された高分子複合材料よりなるグループから選択された１種以上の物質で形成されることができる。

上記多層プラスチック基板が液晶表示装置の基板として使用される場合、薄膜トランジスタと透明電極を形成する製造工程が２００℃以上の高温で行われるので、上記プラスチックフィルムに製造には、このような高温に耐えることができる高耐熱性を有する高分子の使用が要求される。このような特性を有する高分子としては、ポリノルボルネン、アロマティックフロレンポリエステル、ポリエテールスルホン、ビスフェノールＡポリスルホンまたはポリイミドなどを挙げることができる。また、最近の高温基板工程温度を低温に下る研究が進行されながら１５０℃付近の温度まで使用することができるポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレン、ポリアリレート、ポリカーボネートまたは環状型オレフィン共重合体などの高分子を使用することができる。

さらに他の１つの例として、本発明では、高分子にナノ物質を分散させたプラスチックフィルムを使用することもできる。このような高分子複合材料としては、ポリマー−クレイナノ複合体があり、これは、クレイの小さい粒子サイズ（＜１ミクロン）と大きい縦横比の特性によって既存に使用されたガラス繊維などの複合体に比べて小さい量のクレイで高分子の機械的物性、耐熱性、ガスバリア性、寸法安定性などの物性を向上させることができる。すなわち、上記物性を向上させるためには、層状構造のクレー離層をむき出して、高分子マトリックスに良好に分散させることが重要であるが、これを満足するものがポリマー−クレイ複合体である。

上記ポリマー−クレイ複合体に使用されることができる高分子としては、ポリスチレン、ポリメタアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレン、ポリアリレート、ポリカーボネート、環状型オレフィン共重合体、ポリノルボルネン、アロマティックフロレンポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、エポキシレジン、多官能性アクリレートなどがあり、クレイとしては、ラポナイト、モンモリロナイト、マガジイテなどを使用することができる。

上記２枚のプラスチックフィルムのそれぞれの厚さは、１０〜２０００μｍ、１０〜１５００μｍ、１０〜１０００μｍ、１０〜６００μｍ、１００〜２０００μｍ、５００〜２０００μｍまたは９００〜１５００μｍであることができる。プラスチックフィルムを上記厚さで形成することによって、要求される耐熱性および強度を満足することができる。

上記プラスチックフィルムは、溶液キャスティング方法やフィルム押出工程を用いて製造されることができ、製造後に温度による変形を最小化するために、ガラス転移温度付近で数秒から数分間短くアーニルする過程を進行すことができる。アーニル後には、コーティング性および接着性を向上させるために、プラスチックフィルム表面にプライマーコーティングを行うか、コロナ、酸素あるいは二酸化炭素を使用したプラズマ処理、紫外線−オゾン処理、反応気体を流入したイオンビーム処理方法などで表面処理を行うこともできる。

上記２枚のプラスチックの間に形成された接合層をさらに含むことができ、上記接合層は、アクリル系接着剤または熱接合方法法よって形成されることができる。しかし、これに接合層形成方法が限定されるものではない。接着剤を利用して接合層を形成する場合、その厚さは、特に限定されないが、形成された接着層の厚さは、０．１〜１０μｍ、０．３〜１０μｍ、０．４〜１０μｍ、１〜１０μｍ、０．１〜８μｍまたは１〜５μｍであることができる。

上記ガスバリア層は、小さい線膨脹係数を有する高密度無機物層であって、酸素と水蒸気などのガスを遮断することができる。

上記ガスバリア層を形成する方法は、プラスチックフィルム自体の酸素透過度と水蒸気透過度が略数十から数千単位の値を有するので、密度が高い透明無機物やナノメートル単位の薄い金属薄膜を高分子フィルムの上に物理的または化学的方法で蒸着コーティングし、酸素と水蒸気を遮断する方法が使用されることができる。

この際、透明無機酸化薄膜の場合、ピンホールやクラックなどの欠陥が存在すれば、十分な酸素および水蒸気遮断効果を得にくいし、薄い金属薄膜の場合には、欠点がない数ナノメートル厚さの均一な薄膜を得にくいだけでなく、可視光線領域の光透過度が８０％を超えにくい短所がある。

これより、上記ガスバリア層を形成するための蒸着コーティング方法としては、スパッタリング法、化学蒸着法、イオンプレイティング法、プラズマ化学蒸着法、ゾル−ゼル法などを使用することができる。

上記方法を通じて形成されたガスバリア層の厚さは、５〜１０００ｎｍ、２０〜１０００ｎｍ、１０〜５００ｎｍ、５０〜２００ｎｍ、６００〜１０００ｎｍまたは６００〜８００ｎｍであることができる。ガスバリア層を上記厚さに形成することによって、優れたガス遮断効果を具現することができる。

上記ガスバリア層を形成するための無機物は、ＳｉＯ_ｘ（ここで、ｘは１〜４の整数）、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ここで、ｘおよびｙは、それぞれ１〜３の整数）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＩＴＯよりなるグループから選択される１種以上であることができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層は、上記プラスチックフィルムと上記ガスバリア層の間の大きい線膨脹係数の差異を緩和させ、有機物と無機物の組成を適切に調節することによって、上記プラスチックフィルムと上記ガスバリア層間の接着力を向上させることができる役目をする。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層は、上記プラスチックフィルムの表面を平坦化することができ、上記ガスバリア層の蒸着時に形成される欠陥を最小化することもできる。

具体的に説明すれば、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の表面の平坦度Ｒａ（ａｖｅｒａｇｅ ｏｆ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）は、非常に重要であるが、この層が平坦ではなければ、上記ガスバリア層が蒸着されるとき、欠陥が発生し、結局、バリア性が発現されない結果をもたらすことができる。したがって、平坦度の値が低ければ低いほど、バリア性が増加する結果を示す。これより、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の表面平坦度は、１ｎｍ内外が好ましく、より好ましくは、１ｎｍ以内の平坦度が良い。具体的に、平坦度は、０．１〜１．２、０．１〜１．０、０．５〜１．２、０．１〜０．５、または０．２〜１．０のＲａ値を有することができる。

上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層は、上記ガスバリア層のクラックを防止する保護層の役目をするだけでなく、上記ガスバリア層の欠陥を補完し、ガスバリア性をさらに向上させる。そして、耐化学性と耐スクラッチ性を付与することができ、透明伝導性膜の形成時に優れた平坦化機能によって低い電気的抵抗を達成する役目をすることができる。

また、本発明では、上記ガスバリア層である無機物層に存在することができるピンホール、クラックなどの欠陥部分で無機物層のヒドロキシ基と上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のヒドロキシとの間に水和反応が起き、無機物層の欠陥を治癒し、ガスバリア性をさらに向上させることができる。

上記ガスバリア層上に積層される上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の組成物は、上記プラスチックフィルムの上にコーティングされる上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の組成物と同一であるが、有機シランと金属アルコキシド、充填剤の比率とコーティングされる厚さは、場合によって異なることもできる。

上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の平坦度も、やはり非常に重要であるが、ＬＣＤ工程あるいはＯＬＥＤ工程で使用度は、ＩＴＯのような素子が上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層に直接蒸着されるので、このような素子は、平坦度が高ければ電流が集中する現象によって本来の機能をすることができない。現在傾向は、ＬＣＤよりは次世代ディスプレイであるＯＬＥＤでさらに優れた平坦度が要求される。したがって、本発明は、このような条件を満足することができるように上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の表面平坦度もやはり１ｎｍ内外が好ましく、より好ましくは、１ｎｍ以内の平坦度が良い。具体的に、平坦度は、０．１〜１．２、０．１〜１．０、０．５〜１．２、０．１〜０．５、または０．２〜１．０のＲａ値を有することができる。

このような、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さは０．１〜５０μｍであることができる。すなわち、後述する組成物をプラスチックフィルムの上にコーティングして硬化した後、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さは、０．１〜５０μｍ、２〜１０μｍ、または１〜５μｍであることができる。

このように製造された上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層上に無機物であるガスバリア層を積層すれば、無機物層と第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層との接着力に優れていて、無機物層によってガスバリア特性が向上し、無機物層自体のモデュラスが高く、線膨脹係数が小さいため、全体基板の機械的特性をも向上させることができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および／または上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層は、上記化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される有機シランおよびポリカプロラクトンを含む組成物で形成される。

上記第１の有機−無機ハイブリッド層および／または上記第２の有機−無機ハイブリッド層は上記組成物を部分的に加水分解させて、ゾル状態の溶液で製造した後、これをプラスチックフィルムの上にコーティングして硬化して得ることができる。

上記コーティング方法は、スピンコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、ディップコーティング、グラビアコーティング、スプレイコーティングなどの方法を使用することができる。

上記ゾル状態の硬化方法は、熱硬化、ＵＶ硬化、赤外線硬化、高周波熱処理方法などを利用することができる。

上記有機シランは、上記化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択して使用することができ、この際、１種の有機シラン化合物を使用する場合、架橋が可能ではなければならない。

上記有機シランの例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルジメトキシシラン、フェニルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルメチルエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジフェニルメトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ｐ−アミノフェニルシラン、アリルトリメトキシシラン、ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジイソプロピルエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランおよびこれらの混合物よりなるグループから選択して使用することができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および／または上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成するための組成物に上記ポリカプロラクトンを添加することによって、優れたガス遮断特性を有する多層プラスチック基板を製造することができる。

このように、ポリカプロラクトンが添加されることによって、多層プラスチック基板として基本的に要求される高い表面硬度、水分遮断特性、および耐化学性を満足させることができることは勿論であり、優れたガス遮断特性を有する多層プラスチック基板を製造することができる。

上記組成物は、下記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される金属アルコキシドをさらに含むことができる
［化学式２］
Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなる群から選択される金属を示し、Ｒ^４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。

第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち少なくとも１つをさらに含むことができる。

このように、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および／または上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成するための上記組成物は、有機シラン、ポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含み、金属アルコキシドおよび／または充填剤をさらに含むことができ、場合によって、適切な添加剤、溶媒および重合触媒をさらに含むことができる。

ここで、上記溶媒は、通常の部分加水分解反応に使用される溶媒を使用することができ、好ましくは、蒸留水を使用することができる。

上記重合触媒も、特に限定されないが、例えば、アルミニウムブトキシドおよびジルコニウムプロポキシドのうち１種以上を使用することができる。

上記充填剤、溶媒および触媒の使用量は、必要に応じて添加されるものであって、特に限定されない。

上記組成物を使用して、上記第１の上記有機あるいは有機−無機ハイブリッド層；または上記第２の上記有機あるいは有機−無機ハイブリッド層；または上記第１の上記有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の上記有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成することができるが、上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層と上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうちいずれか１層は、上記組成物で形成し、残りの他の１層の場合、ポリカプロラクトンの代わりに、エポキシまたはポリテトラヒドロフラン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ、ＰＴＨＦ）を添加したことを除いて、同一の組成の前述した組成物で形成することもできる。ここで、ＰＴＨＦが添加される場合、水分遮断特性を向上させることができ、エポキシが添加される場合、高い表面硬度を提供することができる。

一方、このような本発明による多層プラスチック基板は、各種電子装置に使用されることができる。また、このような本発明による多層プラスチック基板は、各種包装材および多様な容器の材料として使用されることができる。

また、本発明は、前述した多層プラスチック基板の製造方法を提供する。

１つの例として、上記多層プラスチック基板の製造方法は、
ａ）プラスチックフィルムの一面に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成する段階；
ｂ）上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層上にガスバリア層を形成する段階；
ｃ）上記ガスバリア層上に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成し、多層フィルムを形成する段階；
ｄ）上記ａ）段階乃至上記ｃ）段階の過程を繰り返して上記ｃ）段階と同一の構造の多層フィルムを１種さらに製造する段階；および
ｅ）上記ｃ）段階および上記ｄ）段階で製造した各多層フィルムの層が形成されないそれぞれのプラスチックフィルム面を互いに接合し、対称構造を形成する段階を含むことができる。

そして、上記ａ）段階および上記ｃ）段階のうち少なくとも一段階で使用する有機−無機ハイブリッド組成物は、下記化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ポリテトラヒドロフラン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、エポキシキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成される多層プラスチック基板の製造方法：
［化学式１］
（Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
化学式１で、Ｘは、同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
ｍは、１〜３の整数である。

１つの例として、化学式１の定義部分で、酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）_ｍ−Ｏ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することができる。

上記有機−無機ハイブリッド層形成用組成物は、上記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される金属アルコキシドをさらに含むことができる。
［化学式２］
Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなるグループから選択される１種以上の金属を示し、Ｒ４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。

上記有機−無機ハイブリッド層形成用組成物は、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち少なくとも１つをさらに含むことができる。

上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さが０．１〜５０μｍであることができる。

上記ｄ）段階では、上記ａ）段階乃至上記ｃ）段階の過程を繰り返して上記ｃ）段階と同一の構造の多層フィルムを１種さらに製造し、上記ｅ）段階では、各多層フィルムの層が形成されていないプラスチックフィルム面どうしを互いに接合し、対称構造を成すようにして、多層構造のプラスチック基板を製造するようになる。

ここで、それぞれあらかじめ製造された２枚の多層フィルムを接合したが、まず、２枚のプラスチックフィルムを付着した後、２枚がラミネートされたプラスチックフィルムを基準として対称構造を有するように、２枚がラミネートされたプラスチックフィルムの各上面に順次に第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、ガスバリア層および第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成することができる。

上記ｅ）段階の接合方法は、アクリル系接着剤を利用した接着方法または熱接合方法であることができる。

このような対称構造の多層プラスチック基板の製造方法は、プラスチックフィルムの間に互いにラミネートする簡便な工程を利用することによって、生産性を高めることができ、低価の費用で優れた水分遮断特性を提供することができ、高い表面硬度およびガス遮断特性度に優れていて、水分に対する耐久性が優れた多層プラスチック基板を製造することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明について詳しく説明する。

図１は、本発明の多層プラスチック基板の断面構造を示すものであり、図２は、これを製造する工程を示すものである。

図１を参照すれば、本発明の多層プラスチック基板１００は、それぞれ２層のプラスチックフィルム１１０ａ、１１０ｂ、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１１５ａ、１１５ｂ、ガスバリア層１２０ａ、１２０ｂおよび第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１２５ａ、１２５４ｂの組合を通じて多層構造を有する。場合によって、上記２層のプラスチックフィルム１１０ａ、１１０ｂは、別途の接着層１３０によってラミネートされた構造であることができ、これにより、接着層１３０を基準として対称構造を有する多層プラスチック基板１００を形成することができる。

本発明による多層プラスチック基板１００は、多様な経路を通じて製作されることができる。１つの例として、図２を参照すれば、一番目のプラスチックフィルム１１０ａ上に第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１１５ａ、ガスバリア層１２０ａおよび第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１２５ａが順次積層された構造の多層プラスチック基板１００の上部積層体１００ａを製作することができる。これとは別に、二番目のプラスチックフィルム１１０ｂの下部に第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１１５ｂ、ガスバリア層１２０ｂおよび第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層１２５ｂが順次積層され、上部には接着層１３０が形成された構造の多層プラスチック基板１００の下部積層体１００ｂを製作することができる。その後、接着層１３０を基準として上部積層体１００ａと下部積層体１００ｂをラミネートし、多層プラスチック基板１００を製作することができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。しかし、下記実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。

実施例１
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０重量部、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）１０重量部を混合した後、これに蒸留水７重量部、エタノール２０重量部およびＨＣｌ ０．０１重量部を添加し、２５℃で２４時間部分加水分解して製造したゾル（ｓｏｌ）上にエポキシ化合物（商品名ＥＲＬ−４２２１、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）１００重量部、触媒であるトリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート塩（ｔｒｉａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｕｍ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ ａｎｔｉｍｏｎｉｔｅ ｓａｌｔｓ ｍｉｘｅｄ ５０ｗ％ ｉｎ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）６重量部を混合し、有機−無機ハイブリッド組成物を製造した。

上記組成物をＰＥＴフィルムの一面にバーコーティングし、９０℃対流オーブンで５分間溶媒を除去し、ＵＶ硬化し、１５０℃対流オーブンで１時間熱硬化させて、第１の有機−無機ハイブリッド層を形成した。その後、熱硬化が終わった第１の有機−無機ハイブリッド層の上にガスバリア層を形成するために、アテックシステム社のＤＣ／ＲＦマグネトロンスパッタ器を使用してＡｒガス５０ｓｃｃｍを注入し、５ｍｔｏｒｒの圧力下で１０００ＷａｔｔのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）ｐｏｗｅｒで１０分間蒸着し、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ、ｘ＝１〜４の整数）薄膜を蒸着し、ガスバリア層を形成した。ＳＥＭで観察した酸化ケイ素膜の厚さは、１００ｎｍであった。形成されたガス遮断層上にさらに有機−無機ハイブリッド組成物をバーコーティングした後、９０℃対流オーブンで５分間溶媒を除去し、ＵＶ硬化した後、１５０℃対流オーブンで１時間熱硬化し、第２の有機−無機ハイブリッド層を形成した。

さらに他のＰＥＴフィルム上に上記と同一の方法で、第１の有機−無機ハイブリッド層、ガスバリア層および第２の有機−無機ハイブリッド層を形成した。

上記で製造された２個のＰＥＴフィルムにおいて各多層構造が形成されないＰＥＴフィルム面をアクリル系接着剤を利用して互いに接合し、多層プラスチック基板を製造した。

接合が完了した多層プラスチック基板に対して、アルファステッパで測定した第２の有機−無機ハイブリッド層の厚さは、０．５μｍであった。ＡＦＭの常温タッピングモード（ｔａｐｐｉｎｇ ｍｏｄｅ）で測定した第２の有機−無機ハイブリッド層の表面粗さは、５０ミクロン×５０ミクロンの測定面積で０．４ナノメートル以下である。

上記で製造された実施例１による基板は、平たい底部に配置したとき、屈曲がなかった。実施例１のプラスチック基板に対して表示装置用基板としての主要要求物性である光透過度、酸素透過率、水蒸気透過率、線膨脹係数、鉛筆硬度を測定し、その結果を表１に示す。上記各物性測定方法は、次の通りであり、以下、すべての実施例と比較例に同一に適用した。
１）光透過度：ＡＳＴＭ Ｄ１００３に根づいてそれぞれＶａｒｉａｎ社のＵＶ−分光計を使用して可視光線領域である３８０から７８０ｎｍの範囲で測定した。
２）酸素透過率：ＭＯＣＯＮ社のＯＸ−ＴＲＡＮ ２／２０を使用してＡＳＴＭ Ｄ３９８５の方法で常温で０％の相対湿度で測定した。
３）水蒸気透過率：ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ−３／３３を使用してＡＳＴＭ Ｆ １２４９の方法で１００％の相対湿度で常温で４８時間測定した。
４）線膨脹係数：ＡＳＴＭ Ｄ６９６に基づいて熱機械分析器（ＴＭＡ；Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）で５ｇｆの応力下で分当たり１０℃に昇温しながら測定し、鉛筆硬度は、２００ｇの荷重下でＡＳＴＭ Ｄ３３６３の方法で測定した。

記載したすべての物性値は、統計的な代表性を有することができるように最小限５個以上の測定値に対する平均値を示す。

参照として実施例１に使用されたＰＥＴフィルム自体の酸素、水蒸気透過率は、それぞれ２５ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ、４．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙであり、線膨脹係数は、２２．４ｐｐｍ／Ｋである。

実施例２
硬化剤であるアンハイドライド（ＡＮＨＹＤＲＩＤＥ）（ＭＨ７００Ｇ、Ｎｅｗ Ｊａｐａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）１０重量部をさらに投入することを除いて、実施例１と同一の方法で有機−無機ハイブリッド組成物を製造し、同一の構造の多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

実施例３
テトラエトキシシラン８０重量部、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０重量部を混合した後、これに蒸留水２８重量部、エタノール８０重量部およびＨＣｌ ０．０４重量部を添加することを除いて、実施例１と同一の方法で有機−無機ハイブリッド組成物を製造し、同一の構造の多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

実施例４
コルロイダルシリカ（ＭＩＢＫ−ＳＴ）３０重量部をさらに添加することを除いて、実施例１と同一の方法で有機−無機ハイブリッド組成物を製造し、同一の構造の多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

実施例５
金属アルコキシド［Ａｌ（ＯＢｕ）_３］１０重量部をさらに投入し、蒸留水１０重量部、エタノール３０重量部を投入し、コロイダルシリカ（ＭＩＢＫ−ＳＴ）３０重量部をさらに投入することを除いて、実施例１と同一の方法で有機−無機ハイブリッド組成物を製造し、同一の構造の多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

比較例１
ガス遮断層と第２の有機−無機ハイブリッド層をＰＥＴフィルムの一面にのみ形成することを除いて、実施例１と同一の方法で多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

比較例２
２枚のＰＥＴフィルムをラミネートした構造の代わりに、１枚のＰＥＴフィルムの両面に第１の有機−無機ハイブリッド層、ガスバリア層および第２の有機−無機ハイブリッド層を形成したことを除いて、実施例１と同一の方法で多層プラスチック基板を製造した。製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。

＊製造された多層プラスチック基板の物性を測定し、表１に示す。表１で、ａ）機器測定範囲は、０．００１ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍであり、ｂ）機器測定範囲は、０．００１ｇ／ｍ^２／ｄａｙである。

表１を参照すれば、本発明による実施例１〜５の場合には、比較例１および２と比べて、酸素透過度、水蒸気透過度および線膨脹係数が低く、鉛筆硬度は、優秀であり、曲げ現象などの変形が生じないことを確認することができる。また、光透過度の側面でも、大きい差異を示さないことが分かる。

このように、本発明によれば、光透過度を低下させることなく、低い線膨脹係数、優れた寸法安定性による高温熱変形性の改善および優れたガス遮断性を同時に満足する多層プラスチック基板を提供することができる。

本発明は、多様な分野に適用可能な多層プラスチック基板およびその製造方法を提供する。

１００、１００ａ、１００ｂ 多層プラスチック基板
１１０ａ、１１０ｂ プラスチックフィルム
１１５ａ、１１０ｂ 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層
１２０ａ、１２０ｂ ガスバリア層
１２５ａ、１２５ｂ 第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層
１３０ 接着層

Claims (17)

1. 接合された２枚のプラスチックフィルムを中心に両面に、
   第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層；
   ガスバリア層；および
   第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層が積層され、
   上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式１で表わされる化合物よりなる群から１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成されることを特徴とする多層プラスチック基板：
   ［化学式１］
   （Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
   化学式１で、Ｘは、同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
   Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
   ｍは、１〜３の整数である。
2. 多層プラスチック基板は、ＡＳＴＭ Ｄ６９６条件で測定時に線膨脹係数が２０ｐｐｍ／Ｋ以下であり、２００ｇの荷重を加えるＡＳＴＭ Ｄ３３６３条件で鉛筆硬度が４Ｈ以上であることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
3. 化学式１の定義部分で、酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）_ｍ−ＯＳｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
4. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから選択される１種以上の金属アルコキシドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板：
   ［化学式２］
   Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
   化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなるグループから選択される１種以上の金属を示し、Ｒ^４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。
5. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
6. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さが０．１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
7. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層と上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層の表面平坦度は、それぞれ０．１〜１．２Ｒａであることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
8. ガスバリア層は、ＳｉＯ_ｘ（ここで、ｘは、１〜４の整数）、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ここで、ｘおよびｙは、それぞれ１〜３の整数）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＩＴＯよりなるグループから選択される１種以上の無機物から形成されることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
9. ガスバリア層の厚さは、５〜１０００ｎｍ範囲であることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
10. ２枚のプラスチックフィルムは、それぞれの厚さが１０〜２０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層プラスチック基板。
11. ａ）プラスチックフィルムの一方の面に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成する段階；
    ｂ）上記第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層上にガスバリア層を形成する段階；
    ｃ）上記ガスバリア層上に有機あるいは有機−無機ハイブリッド組成物をコーティングして硬化し、第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層を形成し、多層フィルムを形成する段階；
    ｄ）上記ａ）段階乃至上記ｃ）段階の過程を繰り返して上記ｃ）段階と同一の構造の多層フィルムを１種さらに製造する段階；および
    ｅ）上記ｃ）段階および上記ｄ）段階で製造した各多層フィルムの層が形成されないそれぞれのプラスチックフィルム面を互いに接合し、対称構造を形成する段階を含み
    上記ａ）段階および上記ｃ）段階のうち少なくとも一段階で使用する有機−無機ハイブリッド組成物は、下記化学式１で表わされる化合物よりなるグループから１種以上選択される有機シラン、ポリカプロラクトン、ポリテトラヒドロフラン、エポキシおよびキシレングリコールよりなる群から１種以上を含む組成物で形成される多層プラスチック基板の製造方法：
    ［化学式１］
    （Ｒ^１）_ｍ−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}
    化学式１で、Ｘは、同一であるかまたは異なることができ、水素、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルコキシ、アシルオキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、または−Ｎ（Ｒ^２）_２であり、ここで、Ｒ^２は、水素または炭素数１〜１２のアルキルであり、
    Ｒ^１は、同一であるかまたは異なることができ、炭素数１〜１２のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、アリールアルケニル、アルケニルアリール、アリールアルキニル、アルキニルアリール基、ハロゲン、置換されたアミノ、アミド、アルデイド、ケト、アルキルカルボニル、カルボキシ、メルカプト、シアノ、ヒドロキシ、炭素数１〜１２のアルコキシ、炭素数１〜１２のアルコキシカルボニル、スルホン酸、リン酸、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、エポキシまたはビニル基であり、
    ｍは、１〜３の整数である。
12. 化学式１の定義部分で、
    酸素または−ＮＲ^３（ここで、Ｒ^３は、水素または炭素数１〜１２のアルキル）がラジカルＲ^１とＳｉとの間に挿入され、−（Ｒ^１）_ｍ−ＯＳｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}または（Ｒ^１）_ｍ−ＮＲ^２−Ｓｉ−Ｘ_{（４−ｍ）}の構造を形成することを特徴とする請求項１１に記載の多層プラスチック基板の製造方法。
13. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層、および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のうち少なくとも一層は、下記化学式２で表わされる化合物よりなるグループから選択される１種以上の金属アルコキシドをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の多層プラスチック基板の製造方法：
    ［化学式２］
    Ｍ−（Ｒ^４）_ｚ
    化学式２で、Ｍは、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンよりなるグループから選択される１種以上の金属を示し、Ｒ^４は、同一であるかまたは異なることができ、ハロゲン、炭素数１〜１２のアルキル、アルコキシ、アシルオキシまたはヒドロキシ基であり、ｚは、３または４の整数である。
14. 有機−無機ハイブリッド層形成用組成物は金属、ガラス粉末、ダイヤモンド粉末、シリコーンオキシド、クレイ、カルシウムホスフェート、マグネシウムホスフェート、バリウムサルフェート、アルミニウムフルオライド、カルシウムシリケート、マグネシウムシリケート、バリウムシリケート、バリウムカーボネート、バリウムヒドロキシドおよびアルミニウムシリケートよりなるグループから１種以上選択される充填剤；溶媒；および重合触媒のうち１つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の多層プラスチック基板の製造方法。
15. 第１の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層および上記第２の有機あるいは有機−無機ハイブリッド層のそれぞれの厚さが、０．１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の多層プラスチック基板の製造方法。
16. ｅ）段階は、アクリル系接着剤を利用してそれぞれのプラスチックフィルム面を互いに接合することを特徴とすることを特徴とする請求項１１に記載の多層プラスチック基板の製造方法。
17. 請求項１〜９のいずれかに記載の多層プラスチック基板を含む電子装置。

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