本發(fā)明是關(guān)于一種具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法。
背景技術(shù):
作為形成如半導(dǎo)體集成電路的微細(xì)的凹凸圖案的方法,除平版印刷法以外,已知有納米壓印法。納米壓印法是通過利用模具(mold)與基板夾住樹脂,可將納米級的圖案自模具轉(zhuǎn)印至基板上的技術(shù),且根據(jù)使用材料不同,而對熱納米壓印法、光納米壓印法等進(jìn)行研究。其中,光納米壓印法由i)涂布硬化性樹脂層、ii)向硬化性樹脂層按壓模具、iii)硬化性樹脂層的光硬化及iv)自硬化性樹脂層剝離模具的四步驟所構(gòu)成,于可通過此種簡單的工藝實(shí)現(xiàn)納米尺寸的加工的方面較優(yōu)異。尤其是由于使用通過光照射進(jìn)行硬化的光硬化性樹脂,故而圖案轉(zhuǎn)印步驟所耗費(fèi)的時(shí)間較短,可期待高產(chǎn)能(throughput)。因此,不僅于半導(dǎo)體器件,亦于有機(jī)EL元件或LED等光學(xué)構(gòu)件、MEMS、生物晶片等較多領(lǐng)域中期待實(shí)用化。
例如于有機(jī)EL元件(有機(jī)發(fā)光二極管)中,自陽極通過電洞注入層而進(jìn)入的電洞與自陰極通過電子注入層而進(jìn)入的電子分別被輸送至發(fā)光層,該等于發(fā)光層內(nèi)的有機(jī)分子上進(jìn)行再結(jié)合而激發(fā)有機(jī)分子,由此發(fā)射光。因此,于專利文獻(xiàn)1中得知,于使用有機(jī)EL元件作為顯示設(shè)備或照明裝置時(shí),必須自元件表面高效率地提取來自發(fā)光層的光,為此,將具有成為繞射光柵的微細(xì)的凹凸圖案的基板設(shè)置于有機(jī)EL元件的光提取面。
且說,業(yè)界開始采用輕量且為可撓性并且可實(shí)現(xiàn)大型化的樹脂等膜基材代替較重、容易破裂且難以實(shí)現(xiàn)大面積化的玻璃基板作為有機(jī)EL元件的基材。然而,與玻璃基板相比,樹脂等膜基材的氣體阻隔性較差。有機(jī)EL元件由于存在因水分或氧氣而使亮度或發(fā)光效率等降低的情形,故而尤其于使用樹脂膜基材作為基材的情形時(shí),為了防止由濕氣或氧氣等氣體所引起的劣化,而必須于基材上形成氣體阻隔層。例如于專利文獻(xiàn)2、3中記載有形成如下氣體阻隔層,其通過濺鍍法、真空蒸鍍法、離子鍍敷法、電漿CVD法等由無機(jī)膜形成。
先前技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1日本特開2006-236748號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2日本特開2011-102042號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3日本特開2013-253319號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明所欲解決的課題
業(yè)界期待通過如上所述般于有機(jī)EL元件上設(shè)置具有凹凸圖案的基板,而自有機(jī)EL元件高效率地提取光。又,亦期待通過在有機(jī)EL元件上設(shè)置具有優(yōu)異的氣體阻隔性的層,而使有機(jī)EL元件長壽命化。就生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)而言,較有利的是為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)EL元件的高效率的光提取與長壽命化,而于氣體阻隔層表面設(shè)置凹凸圖案。然而,由于通過濺鍍等干式工藝而形成的無機(jī)膜為硬質(zhì),故而于公知的納米壓印法中亦存在無法于表面形成凹凸圖案的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種制造具備表面形成有凹凸圖案的氣體阻隔層等功能層的功能性構(gòu)件的方法。又,本發(fā)明的另一目的在于提供一種具備通過干式工藝而形成且表面形成有凹凸圖案的膜的構(gòu)件的制造方法。
解決課題的技術(shù)手段
依據(jù)本發(fā)明的第1樣式,提供一種具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法,其具有如下步驟:
于表面具有凹凸圖案的模具的上述凹凸圖案上形成第1膜的步驟;
于基材上形成第2膜的步驟;
通過使上述模具與上述基材重疊,將上述第1膜與上述第2膜接合的步驟;及
自與上述第2膜接合的上述第1膜將上述模具剝離的步驟。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法亦可進(jìn)而具有如下步驟:于實(shí)施上述接合步驟前,于上述模具上的上述第1膜或上述基材上的上述第2膜上涂布接著劑。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法可進(jìn)而具有于上述接合步驟之前,于上述模具上的上述第1膜及/或上述基材上的上述第2膜上形成其他膜的步驟。
依據(jù)本發(fā)明的第2樣式,提供一種具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法,其具有如下步驟:于表面具有凹凸圖案的模具的上述凹凸圖案上,通過干式工藝而形成第1膜的步驟;
于上述模具的上述第1膜側(cè)接合基材的步驟;及
將上述模具自上述第1膜剝離的步驟。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法亦可進(jìn)而具有如下步驟:于實(shí)施上述接合步驟前,在接合于上述模具的上述第1膜側(cè)的上述基材的面上、或上述模具的第1膜側(cè)涂布接著劑。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法亦可進(jìn)而具有如下步驟:于上述模具的上述凹凸圖案上所形成的上述第1膜上,通過干式工藝及/或濕式工藝而形成其他膜。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法的上述第1膜形成步驟中,亦可通過利用上述干式工藝將氧化硅、氮氧化硅、或氮化硅成膜,而形成上述第1膜。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法亦可具有于實(shí)施上述接合步驟前于上述基材上形成第2膜的步驟。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,上述第1膜及/或上述第2膜的水蒸氣穿透率可為10-2g·m-2·day-1以下。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,由上述第1膜及上述第1膜上的上述其他膜所構(gòu)成的第1氣體阻隔層、及/或由上述第2膜所構(gòu)成的第2氣體阻隔層的水蒸氣穿透率可為10-2g·m-2·day-1以下。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,上述模具的上述凹凸圖案的凸部及凹部
i)俯視時(shí)分別具有彎曲且延伸的細(xì)長形狀,且
ii)延伸方向、撓曲方向及長度可不均一。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,上述模具的上述凹凸圖案為不規(guī)則的凹凸圖案,凹凸的平均間距為100~1500nm的范圍,凹凸的深度分布的平均值可為20~200nm的范圍內(nèi)。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,上述模具的凹凸分析圖像的傅立葉變換像顯示出以波數(shù)的絕對值為0μm-1的原點(diǎn)作為大致中心的圓狀或圓環(huán)狀的紋樣,上述圓狀或圓環(huán)狀的紋樣可存在于波數(shù)的絕對值成為10μm-1以下的區(qū)域。
依據(jù)本發(fā)明的第3樣式,提供一種具有凹凸圖案的構(gòu)件,其通過第1樣式或第2樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法而制造。
上述具有凹凸圖案的構(gòu)件具有氣體阻隔層,上述第1膜可被含于上述氣體阻隔層中。
于上述具有凹凸圖案的構(gòu)件中,上述氣體阻隔層的水蒸氣穿透率可為10-2g·m-2·day-1以下。
依據(jù)本發(fā)明的第4樣式,提供一種有機(jī)EL元件,其于第3樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件上,依序積層第1電極、有機(jī)層及金屬電極而形成。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的第1樣式的具有凹凸圖案(凹凸構(gòu)造)的構(gòu)件的制造方法中,于模具的凹凸圖案上形成第1膜(第1功能層),于基材上形成第2膜(第2功能層),通過使模具與基材重疊而將第1膜與第2膜接合,故而對第1膜及第2膜的材料以及成膜方法限制較少,可制造具有優(yōu)異的功能的功能性構(gòu)件。又,本發(fā)明的第2樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,于通過干式工藝而形成的第1膜的表面直接形成凹凸圖案,故而生產(chǎn)效率較高。該等制造方法由于不使用產(chǎn)生大量廢液的光微影法,且通過將模具的凹凸圖案轉(zhuǎn)印而形成具有凹凸圖案的構(gòu)件,故而對環(huán)境的負(fù)荷較小。于本發(fā)明的制造方法中,通過形成具有氣體阻隔性的膜作為第1膜及/或第2膜,可制造具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件。尤其是于通過干式工藝而形成第1膜的情形時(shí),含有第1膜的氣體阻隔層的氣體阻隔性特別優(yōu)異。此種氣體阻隔構(gòu)件由于形成有凹凸圖案,故而光提取效率較高。因此,使用該構(gòu)件制造的發(fā)光元件抑制由濕氣或氧氣等氣體所引起的劣化而為長壽命,且具有較高的發(fā)光效率。因此,本發(fā)明的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法變得對有機(jī)EL元件或太陽電池等各種器件中所使用的氣體阻隔構(gòu)件的制造有效。又,此種氣體阻隔構(gòu)件亦可適宜地用于物品的包裝、用于防止食品或工業(yè)用品及醫(yī)藥品等的變質(zhì)的包裝用途。
附圖說明
圖1(a)是通過第1實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法而獲得的構(gòu)件的概略剖視圖,圖1(b)是通過第1變形形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法而獲得的構(gòu)件的概略剖視圖。
圖2(a)是通過第1實(shí)施形態(tài)的制造方法而獲得的構(gòu)件的凹凸圖案的概略俯視圖,圖2(b)表示圖2(a)的概略俯視圖中的切斷在線的剖面分布。
圖3表示第1膜表面的凹凸分析圖像的傅立葉變換像的例。
圖4表示第1實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法的流程圖。
圖5(a)~(d)概念性地表示第1實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法的各步驟的圖。
圖6(a)表示第1實(shí)施形態(tài)的制造方法中的第1膜形成步驟、接合步驟及剝離步驟的情況的一例的概念圖,圖6(b)表示第1變形形態(tài)的制造方法中的接著劑涂布步驟、接合步驟及剝離步驟的情況的一例的概念圖。
圖7概念性地表示膜狀模具或可用于在膜狀基材上將第1膜或第2膜成膜的濺鍍裝置的圖。
圖8(a)通過第2實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法而獲得的構(gòu)件的概略剖視圖,圖8(b)通過第4變形形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法而獲得的構(gòu)件的概略剖視圖。
圖9表示第2實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法的流程圖。
圖10(a)~(d)概念性地表示第2實(shí)施形態(tài)的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法的各步驟的圖。
圖11(a)表示第2實(shí)施形態(tài)的制造方法中的接著劑涂布步驟、接合步驟及剝離步驟的情況的一例的概念圖,圖11(b)表示第4變形形態(tài)的制造方法中的接著劑涂布步驟、接合步驟及剝離步驟的情況的一例的概念圖。
圖12(a)概念性地表示使用通過第1實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件形成的發(fā)光元件的剖面構(gòu)造的圖,圖12(b)概念性地表示使用通過第1變形形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件形成的發(fā)光元件的剖面構(gòu)造的圖。
圖13(a)概念性地表示使用通過第2實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件形成的發(fā)光元件的剖面構(gòu)造的圖,圖13(b)概念性地表示使用通過第4變形形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件形成的發(fā)光元件的剖面構(gòu)造的圖。
附圖符號說明:
30:接著劑層
40:基材
60:第1膜
70:第2膜
80:凹凸圖案
92:第1電極
94:有機(jī)層
98:第2電極
100、100a、300、300a:氣體阻隔構(gòu)件
101:密封構(gòu)件
103:密封接著劑層
140:模具
200、200a、400、400a:發(fā)光元件
330:接著劑層
340:基材
360:第1膜
370:第2膜
380:凹凸圖案
具體實(shí)施方式
以下,一面參照圖式,一面對本發(fā)明的具有凹凸構(gòu)造(凹凸圖案)的構(gòu)件、具有凹凸構(gòu)造的構(gòu)件的制造方法、及使用具有凹凸構(gòu)造的構(gòu)件制造的發(fā)光元件的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。以下,對本發(fā)明的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)中的形成具有氣體阻隔性的膜作為第1膜(第1功能層)及第2膜(第2功能層)而制造氣體阻隔構(gòu)件的情形、及本發(fā)明的制造方法的第2實(shí)施形態(tài)中的形成具有氣體阻隔性的膜作為第1膜(第1功能層)而制造氣體阻隔構(gòu)件的情形進(jìn)行說明,但如下所述,上述第1膜及/或第2膜并不限定于具有氣體阻隔性的膜,可為具有各種功能的膜,由此可制造具有各種功能的構(gòu)件。又,所制造的構(gòu)件并不限定于發(fā)光元件,可應(yīng)用于各種用途。
[第1氣體阻隔構(gòu)件]
關(guān)于通過下述具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)而獲得的具有凹凸構(gòu)造(凹凸圖案)80的氣體阻隔構(gòu)件100,如圖1(a)所示,于基材40上依序形成有第2膜(第2氣體阻隔層)70與第1膜(第1氣體阻隔層)60。關(guān)于通過下述具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1變形形態(tài)而獲得的氣體阻隔構(gòu)件100a,如圖1(b)所示,于基材40上形成第2膜70,且于第2膜70上經(jīng)由接著劑層30而形成有第1膜60。
<基材>
作為基材40,并無特別限制,可適當(dāng)利用發(fā)光元件中可使用的公知的透明基板。基材40可為硬質(zhì)的基板,亦可為具有可撓性的膜狀基板,例如可使用由玻璃等透明無機(jī)材料所構(gòu)成的基板或由樹脂所構(gòu)成的基板等。由樹脂所構(gòu)成的基板例如為聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚芳酯等)、丙烯酸系樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯乙烯系樹脂(ABS樹脂等)、纖維素系樹脂(三乙酰纖維素等)、聚酰亞胺系樹脂(聚酰亞胺樹脂、聚酰亞胺酰胺樹脂等)、環(huán)烯烴聚合物等。于使用氣體阻隔構(gòu)件100作為發(fā)光元件的光學(xué)基板的情形時(shí),基材40較理想為具備耐熱性、對UV光等的耐候性的基材。就該等方面而言,更佳為由玻璃或石英基板等無機(jī)材料所構(gòu)成的基材。尤其是于第1膜60由無機(jī)材料所形成的情形時(shí),若基材40由無機(jī)材料所形成,則于基材40與第1膜60之間折射率的差較少,于使用氣體阻隔構(gòu)件100作為發(fā)光元件的光學(xué)基板的情形時(shí),可防止發(fā)光元件內(nèi)的非期望的折射或反射,故而較佳。為了提高密接性,亦可進(jìn)行于基材40上設(shè)置表面處理層或易接著層等操作。又,為了填埋基材表面的突起,亦可進(jìn)行設(shè)置平滑化層等操作。基材40的厚度較佳為1μm~20mm的范圍內(nèi)。
<第1膜>
氣體阻隔構(gòu)件100具備第1膜60作為阻擋氧氣及水蒸氣的穿透的第1氣體阻隔層。第1膜60可由無機(jī)材料或有機(jī)材料(樹脂材料)構(gòu)成。作為無機(jī)材料,較佳為無機(jī)氧化物、無機(jī)氮化物、無機(jī)氮氧化物、無機(jī)硫化物、無機(jī)碳化物等,進(jìn)而較佳為氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化鈦、氧化銅、氧化鈰、氧化鉭、氧化鋯、氧化銦錫、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氮化硅、氮氧化硅、氮氧化鋁、硫化鋅等。作為有機(jī)材料,可列舉:可用作有機(jī)EL元件的密封材之類的材料、例如長瀨產(chǎn)業(yè)股份有限公司制造的XNR5516Z、ThreeBond公司制造的TB3124、Daicel公司制造的CELVENUS H001等。
進(jìn)而,第1膜60亦可為使上述無機(jī)材料或有機(jī)材料含有紫外線吸收材料而成,紫外線吸收材料具有通過吸收紫外線并將光能轉(zhuǎn)換為如熱的無害的形式,而抑制膜的劣化的作用。作為紫外線吸收劑,可使用一直以來公知,例如可使用苯并三唑系吸收劑、三嗪系吸收劑、水楊酸衍生物系吸收劑、二苯甲酮系吸收劑等。
由于氣體阻隔構(gòu)件100具有充分的氣體阻隔性能,故而第1膜60的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。
第1膜60較佳為光穿透性。第1膜60較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
第1膜60的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。再者,此處,所謂第1膜60的厚度,指第1膜60的底面至形成有凹凸圖案80的表面的距離的平均值。
第1膜60于表面形成有微細(xì)的凹凸圖案(凹凸構(gòu)造)80。微細(xì)的凹凸圖案80可設(shè)為透鏡構(gòu)造或具有光擴(kuò)散或繞射等功能的構(gòu)造等任意圖案。圖2(a)中表示第1膜60的凹凸圖案80的概略俯視圖的例,圖2(b)中表示圖2(a)的概略俯視圖中的切斷線的剖面分布。第1膜60的剖面形狀如圖2(b)所示般由相對平緩的傾斜面所構(gòu)成,且可自基材40朝向上方呈現(xiàn)波形(本案中適當(dāng)稱為「波形構(gòu)造」)。即,凹凸圖案80的凸部可具有如自該基材40側(cè)的底部朝向頂部而變窄的剖面形狀。第1膜60的凹凸圖案80可具有如下特征:俯視上如圖2(a)中表示概略俯視圖的例般具有多個(gè)凸部(白色部分)及多個(gè)凹部(黑色部分)彎曲(蜿蜒)延伸的細(xì)長形狀,且其延伸方向、彎曲的方向(撓曲方向)及延伸長度不規(guī)則。此種凹凸圖案80明顯不同于如條紋、波形條紋、鋸齒的規(guī)則地進(jìn)行配向的圖案或點(diǎn)狀的圖案等,于該方面可與規(guī)則性或含有大量直線的電路圖案之類的圖案加以區(qū)分。關(guān)于具有如上所述的特征的第1膜60,即便于與基材40的表面正交的任一面進(jìn)行切斷,凹凸剖面亦會重復(fù)出現(xiàn)。又,凹凸圖案80的多個(gè)凸部及凹部于俯視時(shí)一部分或全部可于中途進(jìn)行分支(參照圖2(a))。再者,圖2(a)中,凸部的間距整體看上去較為均一。又,凹凸圖案80的凹部可由凸部進(jìn)行劃分,并沿著凸部延伸。
凹凸圖案80除如上所述的不規(guī)則的凹凸圖案以外,亦可設(shè)為點(diǎn)構(gòu)造、棱鏡構(gòu)造、由線與間隙所構(gòu)成的條紋構(gòu)造、圓柱狀、圓錐狀、圓錐臺狀、三角柱狀、三棱錐狀、三棱錐臺狀、四角柱狀、四角錐狀、四角錐臺狀、多角柱狀、多角錐狀、多角錐臺狀等柱體構(gòu)造、孔構(gòu)造、微透鏡數(shù)組構(gòu)造、具有光擴(kuò)散或繞射等功能的構(gòu)造等任意圖案。又,亦可設(shè)為如通過噴砂法而形成的不規(guī)則的微細(xì)凹凸圖案。
由于第1膜60的凹凸圖案80作為繞射光柵而發(fā)揮作用,故而凹凸的平均間距較佳為處于100~1500nm的范圍內(nèi),若凹凸的平均間距未達(dá)上述下限,則由于相對于可見光的波長而間距變得過小,故而有不會產(chǎn)生由凹凸所引起的光的繞射的傾向,另一方面,若超過上限,則有繞射角減小,而喪失作為繞射光柵的功能的傾向。凹凸的平均間距更佳為200~1200nm的范圍。凹凸的深度分布的平均值較佳為20~200nm的范圍。若凹凸的深度分布的平均值未達(dá)上述下限,則由于相對于可見光的波長而深度過小,故而有不會產(chǎn)生所需的繞射的傾向,另一方面,若超過上限,則繞射光強(qiáng)度產(chǎn)生不均,其結(jié)果為,例如于使用氣體阻隔構(gòu)件100制作有機(jī)EL元件的情形時(shí),由于有機(jī)EL元件的有機(jī)層內(nèi)部的電場分布變得不均勻而使電場集中于特定的部位,故而有容易產(chǎn)生漏電流或壽命變短的傾向。凹凸的深度分布的平均值更佳為30~150nm的范圍。凹凸的深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差較佳為10~100nm的范圍。若凹凸的深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差未達(dá)上述下限,則由于相對于可見光的波長而深度過小,故而有不會產(chǎn)生所需的繞射的傾向,另一方面,若超過上限,則繞射光強(qiáng)度產(chǎn)生不均,其結(jié)果為,例如于使用氣體阻隔構(gòu)件100制作有機(jī)EL元件的情形時(shí),由于有機(jī)EL元件的有機(jī)層內(nèi)部的電場分布變得不均勻而使電場集中于特定的部位,故而有容易產(chǎn)生漏電流或壽命變短的傾向。凹凸的深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差更佳為15~75nm的范圍。
于本案中,所謂凹凸的平均間距,于對形成有凹凸的表面的凹凸的間距(鄰接的凸部彼此或鄰接的凹部彼此的間隔)進(jìn)行測定的情形時(shí),指凹凸的間距的平均值。此種凹凸的間距的平均值可通過如下方法而算出:使用掃描型探針顯微鏡(例如Hitachi High-Tech Science股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等),以下述條件:
測定方式:懸臂間斷性接觸方式
懸臂的材質(zhì):硅
懸臂的臂寬:40μm
懸臂的晶片前端的直徑:10nm,
分析表面的凹凸而獲得凹凸分析圖像,其后測定該凹凸分析圖像中的任意鄰接的凸部彼此或鄰接的凹部彼此的間隔100點(diǎn)以上,并求出其算術(shù)平均值。
又,于本案中,凹凸的深度分布的平均值及凹凸深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以如下方式算出。使用掃描型探針顯微鏡(例如Hitachi High-Tech Science股份有限公司制造的制品名「E-sweep」等),于上述條件下對任意3μm見方(縱3μm,橫3μm)或10μm見方(縱10μm,橫10μm)的測定區(qū)域的表面的凹凸形狀進(jìn)行測定,而獲得凹凸分析圖像。此時(shí)以納米級分別求出測定區(qū)域內(nèi)的16384點(diǎn)(縱128點(diǎn)×橫128點(diǎn))以上的測定點(diǎn)的凹凸高度的數(shù)據(jù)。再者,此種測定點(diǎn)的數(shù)量根據(jù)所使用的測定裝置的種類或設(shè)定亦有所不同,例如于使用上述Hitachi High-Tech Science股份有限公司制造的制品名「E-sweep」作為測定裝置的情形時(shí),可于3μm見方的測定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行65536點(diǎn)(縱256點(diǎn)×橫256點(diǎn))的測定(于256×256像素的解像度下的測定)。并且,關(guān)于以上述方式測定的凹凸高度(單位:nm),首先,求出全部測定點(diǎn)中的距基材表面的高度最高的測定點(diǎn)P。然后,以含有該測定點(diǎn)P且與基材的表面平行的面作為基準(zhǔn)面(水平面),求出距該基準(zhǔn)面的深度的值(自測定點(diǎn)P的距基材的高度的值減去各測定點(diǎn)的距基材的高度而得的差量)作為凹凸深度的資料。再者,此種凹凸深度數(shù)據(jù)可通過測定裝置(例如Hitachi High-Tech Science股份有限公司制造的制品名「E-sweep」),利用測定裝置中的軟件等自動地進(jìn)行計(jì)算而求出,并可將此種自動地進(jìn)行計(jì)算而求出的值用作凹凸深度的數(shù)據(jù)。以上述方式求出各測定點(diǎn)的凹凸深度的數(shù)據(jù)后,分別采用可通過求出其算術(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差而算出的值作為凹凸的深度分布的平均值及凹凸深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。于本說明書中,關(guān)于凹凸的平均間距、凹凸的深度分布的平均值及凹凸深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差,無論形成有凹凸的表面的材料如何,均可通過如上所述的測定方法而求出。
凹凸圖案80可為如下的擬似周期圖案:對分析表面的凹凸形狀而獲得的凹凸分析圖像實(shí)施2維高速傅立葉變換處理而獲得的傅立葉變換像顯示出如圖3所示的圓狀或者圓環(huán)狀的紋樣、即雖然無凹凸的朝向的指向性但具有凹凸的間距的分布。具有此種擬似周期圖案的氣體阻隔構(gòu)件只要其凹凸間距的分布使可見光繞射,則適合如有機(jī)EL元件的面發(fā)光元件中所使用的繞射基板。
再者,傅立葉變換像可如圖3所示般顯示出以波數(shù)的絕對值為0μm-1的原點(diǎn)作為大致中心的圓狀或圓環(huán)狀的紋樣,上述圓狀或圓環(huán)狀的紋樣可存在于波數(shù)的絕對值成為10μm-1以下(更佳為0.667~10μm-1、進(jìn)而較佳為0.833~5μm-1的范圍內(nèi))的區(qū)域內(nèi)。傅立葉變換像的圓狀的紋樣于傅立葉變換像中因亮點(diǎn)進(jìn)行集合而觀測到的紋樣。此處所指的所謂「圓狀」,指亮點(diǎn)進(jìn)行集合而成的紋樣看上去為大致圓形的形狀,亦為包括外形的一部分看上去呈現(xiàn)凸?fàn)罨虬紶畹母拍?。亦存在亮點(diǎn)進(jìn)行集合而成的紋樣看上去大致為圓環(huán)狀的情形,并將該情形表述為「圓環(huán)狀」。再者,「圓環(huán)狀」為如下概念:既包括環(huán)的外側(cè)的圓或內(nèi)側(cè)的圓的形狀看上去為大致圓形的形狀,且亦包括該環(huán)的外側(cè)的圓或內(nèi)側(cè)的圓的外形的一部分看上去呈現(xiàn)凸?fàn)罨虬紶?。又,所謂「圓狀或圓環(huán)狀的紋樣存在于波數(shù)的絕對值成為10μm-1以下(更佳為0.667~10μm-1的范圍內(nèi),進(jìn)而較佳為0.833~5μm-1的范圍內(nèi))的區(qū)域內(nèi)」,指構(gòu)成傅立葉變換像的亮點(diǎn)中的30%以上(更佳為50%以上、進(jìn)而更佳為80%以上、尤佳為90%以上)的亮點(diǎn)存在于波數(shù)的絕對值成為10μm-1以下(更佳為0.667~10μm-1的范圍內(nèi),進(jìn)而較佳為0.833~5μm-1的范圍內(nèi))的區(qū)域內(nèi)。再者,關(guān)于凹凸圖案與傅立葉變換像的關(guān)系,得知如下情況。于凹凸圖案本身無間距的分布或指向性的情形時(shí),傅立葉變換像亦以無規(guī)則的圖案(無紋樣)顯現(xiàn),于凹凸圖案于XY方向整體為各向同性但于間距方面存在分布的情形時(shí),顯現(xiàn)圓或圓環(huán)狀的傅立葉變換像。又,于凹凸圖案具有單一間距的情形時(shí),有于傅立葉變換像中顯現(xiàn)的圓環(huán)變陡峭的傾向。
上述凹凸分析圖像的2維高速傅立葉變換處理可通過使用具備2維高速傅立葉變換處理軟件的計(jì)算機(jī)的電子圖像處理而容易地進(jìn)行。
再者,圖1(a)中表示第1氣體阻隔層僅由第1膜60所構(gòu)成的構(gòu)成、即,第1氣體阻隔層由第1膜60的單層所構(gòu)成的構(gòu)成,但第1氣體阻隔層亦可由如下多層膜所構(gòu)成,其由第1膜60與形成于第1膜60的下方(第1膜60的與基材40相對向之側(cè),即于第1膜60與第2膜70之間)的不同于第1膜的1層以上的其他膜所構(gòu)成。形成于第1膜60的下方的其他膜亦可由與作為構(gòu)成上述第1膜的材料而例示的材料相同的無機(jī)材料、有機(jī)材料、或使該等含有紫外線吸收劑而成者所構(gòu)成。又,亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。作為應(yīng)力緩和層,可使用環(huán)氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧雜環(huán)丁烷系、胺酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烴系、酚系、交聯(lián)型液晶系、氟系、聚硅氧系、聚酰胺系等單體、低聚物、聚合物等各種樹脂等。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),于使用氣體阻隔構(gòu)件作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第1氣體阻隔層較佳為光穿透性。第1氣體阻隔層較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),第1氣體阻隔層的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。再者,此處,所謂第1氣體阻隔層的厚度,指第1氣體阻隔層的底面至形成有凹凸圖案80的表面的距離的平均值。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),由于氣體阻隔構(gòu)件100具有充分的氣體阻隔性能,故而第1氣體阻隔層的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。于該情形時(shí),第1膜的水蒸氣穿透率亦可超過10-2g·m-2·day-1。
<第2膜>
于氣體阻隔構(gòu)件100中,于基材40與第1膜60之間形成有第2膜70作為第2氣體阻隔層。作為構(gòu)成第2膜70的材料,可使用與第1膜60可使用的材料相同的無機(jī)材料、有機(jī)材料(樹脂材料)或使該等含有紫外線吸收劑而成。
于使用氣體阻隔構(gòu)件100作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第2膜70較佳為光穿透性。第2膜70較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
第2膜70的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。
再者,圖1(a)中表示第2氣體阻隔層由第2膜70的單層所構(gòu)成的構(gòu)成,但第2氣體阻隔層亦可由如下多層膜所構(gòu)成,其由第2膜70與不同于第2膜70的1層以上的其他膜所構(gòu)成。其他膜亦可由與作為構(gòu)成第2膜的材料而例示的材料相同的材料所構(gòu)成。又,亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),于使用氣體阻隔構(gòu)件作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第2氣體阻隔層較佳為光穿透性。第2氣體阻隔層較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),第2氣體阻隔層的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),由于氣體阻隔構(gòu)件具有充分的氣體阻隔性能,故而第2氣體阻隔層的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。于該情形時(shí),第2膜的水蒸氣穿透率亦可超過10-2g·m-2·day-1。
<接著劑層>
氣體阻隔構(gòu)件亦可如圖1(b)所示的氣體阻隔構(gòu)件100a般,于第1膜60與第2膜70之間具備接著劑層30。即,第1膜60與第2膜70亦可經(jīng)由接著劑層30而進(jìn)行接合。接著劑層30的厚度較佳為500nm~20μm的范圍。
作為接著劑層30的材料,可并無限制地使用對玻璃、又,塑料基板等通常使用的任意接著劑,例如可列舉:聚乙酸乙烯酯系接著劑、丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物等具有反應(yīng)性乙烯基的光硬化及熱硬化型的丙烯酸系接著劑、環(huán)氧樹脂接著劑、2-氰基丙烯酸酯等濕氣硬化型等接著劑、乙烯共聚物系接著劑、聚酯系接著劑、聚酰亞胺系接著劑、由脲樹脂或三聚氰胺樹脂等所構(gòu)成的胺基樹脂系接著劑、酚樹脂系接著劑、聚胺酯系接著劑、反應(yīng)型(甲基)丙烯酸系接著劑、橡膠系接著劑、乙烯醚系接著劑、聚硅氧系接著劑等,作為尤佳的接著劑,可列舉:丙烯酸系接著劑、環(huán)氧系接著劑等。尤佳為硬化時(shí)的收縮較小的環(huán)氧系接著劑。于在有機(jī)EL元件等光學(xué)元件中使用氣體阻隔構(gòu)件100a的情形時(shí),接著劑層30亦可由可用作有機(jī)EL元件的密封材的材料所構(gòu)成。
作為環(huán)氧系接著劑,可列舉如下環(huán)氧樹脂組成物,其將含有環(huán)氧基的化合物與含有胺類或酸酐的硬化劑混合并通過硬化反應(yīng)而進(jìn)行接著,且由環(huán)氧樹脂及硬化劑所構(gòu)成。作為本實(shí)施形態(tài)中可使用的環(huán)氧系接著劑,具體而言,例如有:Cemedine股份有限公司制造的Cemedine EP-001,ThreeBond股份有限公司制造的3950系列、3950、3951、3952、2080系列、2083、2086、2087、又,2230系列、2230、2230B、3124C,Konishi股份有限公司制造的Bond MOS系列、MOS07、MOS10,東邦化成工業(yè)股份有限公司Ultite1500系列、Ultite1540等,又,Nagase chemtex股份有限公司制造的XNR5576/5576LV、XNR5516/5516HV/5516Z、XNR5570、T470/UR7116、T470/UR7134、T470/UR7132、T470/UR7124E-LV,Norland公司制造的NOA81,ADEKA股份有限公司制造的KR-508,Daicel股份有限公司制造的CELVENUS-HBF系列、CELVENUS-HRF系列等。
作為丙烯酸系接著劑,例如可列舉由丙烯酸系黏著劑成分、能量線硬化性成分、及熱硬化型接著成分所構(gòu)成的接著劑。作為該等的具體例,可列舉:ThreeBond股份有限公司制造的3003、3027B、3033B、3042B等,又,Cemedine股份有限公司制造的Cemedine Y600、Y600H,協(xié)立化學(xué)產(chǎn)業(yè)股份有限公司制造的WORLD ROCK No.0555等。
除此以外,作為橡膠系接著劑,例如可列舉如下:于選自以順-1,4-聚異戊二烯作為主成分的天然橡膠、以苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚異丁烯、丁基橡膠等作為主成分的合成橡膠、或以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合橡膠(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚合橡膠(SIS)等作為主成分的嵌段橡膠等中的至少一種的接著性彈性體中,調(diào)配作為于常溫下為液體或固體且分子量為幾百至約1萬的無定形低聚物(2聚物以上的中分子量聚合物)的熱塑性樹脂的松脂系樹脂、萜烯系樹脂、石油樹脂、苯并二氫哌喃-茚樹脂等接著賦予劑、及礦物油、液狀聚丁烯、液狀聚異丁烯、液狀聚丙烯酸酯等軟化劑等而成。
作為乙烯醚系接著劑,例如可使用由乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基異丁醚等均聚物或與丙烯酸酯的共聚物(接著性彈性體)等所構(gòu)成的接著劑,亦可視情形于該等中調(diào)配上述接著賦予劑、軟化劑等。
又,作為聚硅氧系接著劑,例如可列舉于在以高分子量的聚二甲基硅氧烷或聚二甲基二苯基硅氧烷為代表的聚合物鏈的末端具有殘留硅烷醇基(SiOH)的聚合物(或接著性彈性體)中調(diào)配上述接著賦予劑、軟化劑等而成。
作為可用作有機(jī)EL元件的密封材的材料,例如有長瀨產(chǎn)業(yè)股份有限公司制造的XNR5516Z、ThreeBond公司制造的TB3124、Daicel公司制造的CELVENUS H001等。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)]
對氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。氣體阻隔構(gòu)件的制造方法如圖4所示,主要具有如下步驟:于具有凹凸圖案的模具的凹凸圖案上形成第1膜的步驟S1;于基材上形成第2膜的步驟S2;將第1膜與第2膜接合的步驟S3;及將模具自第1膜剝離的步驟S4。以下,首先對具有凹凸圖案的模具及其制造方法進(jìn)行說明,一面參照圖5(a)~(d)一面依序?qū)ι鲜龈鞑襟ES1~S4進(jìn)行說明。
<具有凹凸圖案的模具>
第1實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中所使用的模具具有與如上所述的第1膜的凹凸圖案相對應(yīng)的(將第1膜的凹凸圖案反轉(zhuǎn)之)凹凸圖案。例如,模具的凹凸圖案可為如下的擬似周期圖案:對分析表面的凹凸形狀而獲得的凹凸分析圖像實(shí)施2維高速傅立葉變換處理而獲得的傅立葉變換像顯示出如圓狀或者圓環(huán)狀的紋樣、即雖然無凹凸的朝向的指向性但具有凹凸的間距的分布。又,傅立葉變換像顯示出以波數(shù)的絕對值為0μm-1的原點(diǎn)作為大致中心的圓狀或圓環(huán)狀的紋樣,且上述圓狀或圓環(huán)狀的紋樣可存在于波數(shù)的絕對值成為10μm-1以下(更佳為0.667~10μm-1、進(jìn)而較佳為0.833~5μm-1的范圍內(nèi))的區(qū)域內(nèi)。作為具有此種凹凸圖案的模具,例如含有通過以下的方法制造的金屬模具或膜狀的樹脂模具等。于構(gòu)成樹脂模具的樹脂中亦含有天然橡膠或合成橡膠之類的橡膠。
對模具的制造方法的例進(jìn)行說明。首先,進(jìn)行用于形成模具的凹凸圖案的母模圖案的制作。例如,于制造具有由沿不均勻的方向延伸的曲線狀的凸部及凹部所構(gòu)成的凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的情形時(shí),較適宜為使用本案申請人等在WO2012/096368號中所記載的利用嵌段共聚物的因加熱所引起的自組織(微相分離)的方法(以下,適當(dāng)稱為「BCP(Block Copolymer)熱退火法」)、或于WO2013/161454號中所記載的利用嵌段共聚物的溶劑氣氛下的自組織的方法(以下,適當(dāng)稱為「BCP溶劑退火法」)、或于WO2011/007878A1中所揭示的通過將聚合物膜上的蒸鍍膜加熱、冷卻而形成因聚合物表面的皺褶所引起的凹凸的方法(以下,適當(dāng)稱為「BKL(Buckling)法」)而形成母模。于通過BCP熱退火法及BCP溶劑退火法形成圖案的情形時(shí),形成圖案的材料可使用任意材料,但較佳為由選自由如聚苯乙烯的苯乙烯系聚合物、如聚甲基丙烯酸甲酯的聚甲基丙烯酸烷基酯、聚環(huán)氧乙烷、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚乙烯基吡啶、及聚乳酸所組成的群中的2種組合所構(gòu)成的嵌段共聚物。通過該等材料的自組織而形成的圖案較佳為如WO2013/161454號中所記載的水平圓柱體構(gòu)造(圓柱體相對于基材水平地進(jìn)行配向的構(gòu)造)、或如Macromolecules 2014,47,2中所記載的垂直層狀構(gòu)造(層狀體相對于基材垂直地進(jìn)行配向的構(gòu)造)。于形成更深的凹凸的情形時(shí),更佳為垂直層狀構(gòu)造。又,亦可對通過溶劑退火處理而獲得的凹凸圖案,通過照射以準(zhǔn)分子UV光等紫外線為代表的能量線而進(jìn)行蝕刻,或通過如RIE(反應(yīng)性離子蝕刻)、ICP蝕刻的干式蝕刻法而進(jìn)行蝕刻。又,亦可對進(jìn)行過上述蝕刻的凹凸圖案實(shí)施加熱處理。進(jìn)而,可通過如Adv.Mater.2012,24,5688-5694,Science322,429(2008)等中所記載的方法,基于通過BCP熱退火法或BCP溶劑退火法而形成的凹凸圖案,形成凹凸深度更大的凹凸圖案。即,于由SiO2、Si等所構(gòu)成的底層上涂布嵌段共聚物,通過BCP熱退火法或BCP溶劑退火法而形成嵌段共聚物的自組織構(gòu)造。繼而,選擇性地對嵌段共聚物的一片段進(jìn)行蝕刻而去除。將剩余的另一片段作為掩膜對底層進(jìn)行蝕刻,而于底層形成所需的深度槽(凹部)。
亦可代替如上所述的BCP熱退火法、BKL法及BCP溶劑退火法,通過光微影法形成凹凸圖案。除此以外,例如亦可通過切削加工法、電子束直接繪圖法、粒子束加工法及掃描探針加工法等微細(xì)加工法、使用微粒子的自組織的微細(xì)加工法、噴砂法等任意方法,制作母模的凹凸圖案。于使用模具制造具有由沿均勻的方向延伸的直線狀或曲線狀的凸部及凹部所構(gòu)成的凹凸圖案的構(gòu)件(氣體阻隔構(gòu)件)的情形時(shí),亦可使用該等方法,形成具有由沿均勻的方向延伸的直線狀或曲線狀的凸部及凹部所構(gòu)成的凹凸圖案的母模。
于通過BCP熱退火法或BKL法或BCP溶劑退火法等形成凹凸圖案的母模后,可以如下方式通過電鑄法等形成進(jìn)而轉(zhuǎn)印有圖案的模具。首先,可通過無電鍍敷、濺鍍或蒸鍍等于具有圖案的母模上形成成為用于電鑄處理的導(dǎo)電層的籽晶層。關(guān)于籽晶層,為了使后續(xù)的電鑄步驟中的電流密度變均勻,使通過后續(xù)的電鑄步驟沈積的金屬層的厚度成為一定,較佳為10nm以上。作為籽晶層的材料,例如可使用鎳、銅、金、銀、鉑、鈦、鈷、錫、鉛、鉻、金-鈷合金、金-鎳合金、硼-鎳合金、焊錫、銅-鎳-鉻合金、錫鎳合金、鎳-鈀合金、鎳-鈷-磷合金、或該等的合金等。其次,通過電鑄(電場鍍敷)使金屬層沈積于籽晶層上。關(guān)于金屬層的厚度,例如包括籽晶層的厚度在內(nèi)整體可設(shè)為10~3000μm的厚度。作為通過電鑄而沈積的金屬層的材料,可使用可用作籽晶層的上述金屬種的任一種。就后續(xù)的用于形成模具的樹脂層的壓抵、剝離及洗凈等處理的容易性而言,所形成的金屬層較理想為具有適度的硬度及厚度。
將含有以上述方式獲得的籽晶層的金屬層自具有凹凸構(gòu)造的母模剝離而獲得金屬基板??蓪⒔饘倩逡晕锢矸椒ㄗ阅改冸x,亦可通過對形成母模的凹凸圖案的材料,使用將該等溶解的有機(jī)溶劑、例如甲苯、四氫呋喃(THF)、氯仿等進(jìn)行溶解而去除,從而將金屬基板自母模剝離。于將金屬基板自母模剝離時(shí),可通過洗凈而將所殘留的材料成分去除。作為洗凈方法,可利用使用界面活性劑等的濕式洗凈或使用紫外線或電漿的干式洗凈。又,例如亦可進(jìn)行使用黏著劑或接著劑將所殘留的材料成分附著去除等操作。如此獲得的自母模轉(zhuǎn)印圖案而成的金屬基板(金屬模具)可用作本實(shí)施形態(tài)的凹凸圖案轉(zhuǎn)印用的模具。
進(jìn)而,通過使用所獲得的金屬基板,將金屬基板的凹凸構(gòu)造(圖案)轉(zhuǎn)印于膜狀的支持基板,可制作如膜狀模具般具有可撓性的模具。例如,于將硬化性樹脂涂布于支持基板后,一面將金屬基板的凹凸構(gòu)造壓抵于樹脂層一面使樹脂層硬化。作為支持基板,例如可列舉:由玻璃、石英、硅等無機(jī)材料所構(gòu)成的基材;由聚硅氧樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亞胺(PI)、聚芳酯等有機(jī)材料所構(gòu)成的基材;由鎳、銅、鋁等金屬材料所構(gòu)成的基材。又,支持基板的厚度可設(shè)為1~500μm的范圍。
作為硬化性樹脂,例如可列舉:環(huán)氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧雜環(huán)丁烷系、胺酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烴系、酚系、交聯(lián)型液晶系、氟系、聚硅氧系、聚酰胺系等單體、低聚物、聚合物等各種樹脂。硬化性樹脂的厚度較佳為0.5~500μm的范圍內(nèi)。若厚度未達(dá)上述下限,則形成于硬化樹脂層的表面的凹凸的高度容易變得不足,若超過上述上限,則有可能于硬化時(shí)產(chǎn)生的樹脂的體積變化的影響增大而無法良好地形成凹凸形狀。
作為涂布硬化性樹脂的方法,例如可采用旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、浸漬涂布法、滴加法、凹版印刷法、網(wǎng)版印刷法、凸版印刷法、模嘴涂布法、淋幕式涂布法、噴墨法、濺鍍法等各種涂布方法。進(jìn)而,作為使硬化性樹脂硬化的條件,根據(jù)所使用的樹脂的種類而有所不同,例如較佳為硬化溫度為室溫~250℃的范圍內(nèi),硬化時(shí)間為0.5分鐘~3小時(shí)的范圍內(nèi)。又,亦可為通過照射如紫外線或電子束的能量線而使其硬化的方法,于該情形時(shí),照射量較佳為20mJ/cm2~5J/cm2的范圍內(nèi)。
繼而,自硬化后的硬化樹脂層將金屬基板卸除。作為將金屬基板的卸除方法,并不限定于機(jī)械的剝離法,可采用公知的方法。如此可獲得的于支持基板上具有形成有凹凸的硬化樹脂層的膜狀的樹脂模具可用作本實(shí)施形態(tài)的凹凸圖案轉(zhuǎn)印用的模具。
又,于通過上述方法而獲得的金屬基板的凹凸構(gòu)造(圖案)上涂布橡膠系的樹脂材料,使所涂布的樹脂材料硬化,并自金屬基板剝離,由此可制作將金屬基板的凹凸圖案轉(zhuǎn)印而成的橡膠模具。所獲得的橡膠模具可用作本實(shí)施形態(tài)的凹凸圖案轉(zhuǎn)印用的模具。橡膠系的樹脂材料尤佳為聚硅氧橡膠、或聚硅氧橡膠與其他材料的混合物或者共聚物。作為聚硅氧橡膠,例如可使用聚有機(jī)硅氧烷、交聯(lián)型聚有機(jī)硅氧烷、聚有機(jī)硅氧烷/聚碳酸酯共聚物、聚有機(jī)硅氧烷/聚苯共聚物、聚有機(jī)硅氧烷/聚苯乙烯共聚物、聚三甲基硅基丙烯、聚4-甲基戊烯等。聚硅氧橡膠由于與其他樹脂材料相比較廉價(jià),且耐熱性優(yōu)異,導(dǎo)熱性較高,有彈性,于高溫條件下亦不易變形,因此適合在高溫條件下進(jìn)行凹凸圖案轉(zhuǎn)印工藝的情形。進(jìn)而,聚硅氧橡膠系的材料由于氣體或水蒸氣穿透性較高,故而可使被轉(zhuǎn)印材的溶劑或水蒸氣容易地穿透。因此,如下所述,于為了于無機(jī)材料的前驅(qū)物溶液的膜上轉(zhuǎn)印凹凸圖案而使用橡膠模具的情形時(shí),較佳為聚硅氧橡膠系的材料。又,橡膠系材料的表面自由能較佳為25mN/m以下。由此,將橡膠模具的凹凸圖案轉(zhuǎn)印于基材上的涂膜時(shí)的脫模性變良好,可防止轉(zhuǎn)印不良。橡膠模具例如可設(shè)為長度50~1000mm、寬度50~3000mm、厚度1~50mm。又,亦可視需要對橡膠模具的凹凸圖案面實(shí)施脫模處理。
<第1膜形成步驟>
第1實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中,首先,如圖5(a)所示,于上述具有凹凸圖案的模具140的凹凸圖案上形成第1膜60作為第1氣體阻隔層(圖4的步驟S1)。
第1膜60可通過濕式工藝而形成。于本案中所謂「濕式工藝」,例如包括:將無機(jī)材料的前驅(qū)物涂布于模具上并使其硬化的方法、將微粒子分散液涂布于模具上并使其干燥的方法、將樹脂材料涂布于模具上并使其硬化的方法、液相沈積法(LPD,Liquid Phase DepoSition)等。進(jìn)而,亦可使通過該等濕式工藝而形成的膜含有紫外線吸收材料。
例如,于通過將無機(jī)材料的前驅(qū)物涂布于模具上并使其硬化的方法來形成第1膜60的情形時(shí),亦可使用硅、鈦等的烷氧化物等作為無機(jī)材料的前驅(qū)物(溶膠凝膠法)。又,亦可使用聚硅氮烷作為無機(jī)材料的前驅(qū)物。通過加熱或照射準(zhǔn)分子等能量線,聚硅氮烷進(jìn)行氧化而進(jìn)行陶瓷化(二氧化硅改質(zhì)),從而形成二氧化硅、SiN或SiON。再者,所謂「聚硅氮烷」,為具有硅-氮鍵的聚合物,由Si-N、Si-H、N-H等所構(gòu)成的SiO2、Si3N4及兩者的中間固溶體SiOXNY等陶瓷前驅(qū)物無機(jī)聚合物。更佳為日本特開平8-112879號公報(bào)中所記載的如下述通式(1)所表示的于相對低溫下進(jìn)行陶瓷化而改質(zhì)為二氧化硅等的化合物。
通式(1):
-Si(R1)(R2)-N(R3)-
式中,R1、R2、R3分別表示氫原子、烷基、烯基、環(huán)烷基、芳基、烷基硅基、烷基胺基或烷氧基。
上述通式(1)所表示的化合物之中,尤佳為R1、R2及R3均為氫原子的全氫聚硅氮烷(亦稱為PHPS)、或與Si鍵結(jié)的氫部分的一部分經(jīng)烷基等取代而成的有機(jī)聚硅氮烷。
作為于低溫下進(jìn)行陶瓷化的聚硅氮烷的其他例,亦可使用使聚硅氮烷與硅烷氧化物進(jìn)行反應(yīng)而獲得的硅烷氧化物加成聚硅氮烷(例如日本特開平5-238827號公報(bào))、使縮水甘油進(jìn)行反應(yīng)而獲得的縮水甘油加成聚硅氮烷(例如日本特開平6-122852號公報(bào))、使醇進(jìn)行反應(yīng)而獲得的醇加成聚硅氮烷(例如日本特開平6-240208號公報(bào))、使金屬羧酸鹽進(jìn)行反應(yīng)而獲得的金屬羧酸鹽加成聚硅氮烷(例如日本特開平6-299118號公報(bào))、使包含金屬的乙酰丙酮錯(cuò)合物進(jìn)行反應(yīng)而獲得的乙酰丙酮錯(cuò)合物加成聚硅氮烷(例如日本特開平6-306329號公報(bào))、添加金屬微粒子而獲得的添加有金屬微粒子的聚硅氮烷(例如日本特開平7-196986號公報(bào))等。
作為聚硅氮烷溶液的溶劑,可使用脂肪族烴、脂環(huán)式烴、芳香族烴等烴溶劑、鹵化烴溶劑、脂肪族醚、脂環(huán)式醚等醚類。為了促進(jìn)向氧化硅化合物的改質(zhì),亦可添加胺或金屬的觸媒。
例如,以下對使用溶膠凝膠法形成由無機(jī)材料所構(gòu)成的第1膜60的情形進(jìn)行說明。首先,制備金屬烷氧化物作為前驅(qū)物。例如,于形成由二氧化硅所構(gòu)成的第1膜60的情形時(shí),作為二氧化硅的前驅(qū)物,可使用以四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、四-異丙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四-異丁氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷、四-第二丁氧基硅烷、四-第三丁氧基硅烷等四烷氧基硅烷為代表的四烷氧化物單體,或以甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、異丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、異丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、丙基三丙氧基硅烷、異丙基三丙氧基硅烷、苯基三丙氧基硅烷、甲基三異丙氧基硅烷、乙基三異丙氧基硅烷、丙基三異丙氧基硅烷、異丙基三異丙氧基硅烷、苯基三異丙氧基硅烷、甲苯基三乙氧基硅烷等三烷氧基硅烷為代表的三烷氧基單體,以二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二丙氧基硅烷、二甲基二異丙氧基硅烷、二甲基二-正丁氧基硅烷、二甲基二-異丁氧基硅烷、二甲基二-第二丁氧基硅烷、二甲基二-第三丁氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二丙氧基硅烷、二乙基二異丙氧基硅烷、二乙基二-正丁氧基硅烷、二乙基二-異丁氧基硅烷、二乙基二-第二丁氧基硅烷、二乙基二-第三丁氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二丙基二丙氧基硅烷、二丙基二異丙氧基硅烷、二丙基二-正丁氧基硅烷、二異丙基二-異丁氧基硅烷、二丙基二-第二丁氧基硅烷、二丙基二-第三丁氧基硅烷、二異丙基二甲氧基硅烷、二異丙基二乙氧基硅烷、二異丙基二丙氧基硅烷、二異丙基二異丙氧基硅烷、二異丙基二-正丁氧基硅烷、二異丙基二-異丁氧基硅烷、二異丙基二-第二丁氧基硅烷、二異丙基二-第三丁氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、二苯基二丙氧基硅烷、二苯基二異丙氧基硅烷、二苯基二-正丁氧基硅烷、二苯基二-異丁氧基硅烷、二苯基二-第二丁氧基硅烷、二苯基二-第三丁氧基硅烷等二烷氧基硅烷為代表的二烷氧化物單體。亦可進(jìn)而使用烷基的碳數(shù)為C4~C18的烷基三烷氧基硅烷或二烷基二烷氧基硅烷。亦可使用乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等具有乙烯基的單體、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等具有環(huán)氧基的單體、對苯乙烯基三甲氧基硅烷等具有苯乙烯基的單體、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等具有甲基丙烯酰基的單體、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等具有丙烯?;膯误w、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基硅基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷等具有胺基的單體、3-脲基丙基三乙氧基硅烷等具有脲基的單體、3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷等具有巰基的單體、雙(三乙氧基硅基丙基)四硫化物等具有硫基的單體、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等具有異氰酸酯基的單體、使該等單體少量聚合而成的聚合物、以于上述材料的一部分中導(dǎo)入官能基或聚合物為特征的復(fù)合材料等金屬烷氧化物。又,該等化合物的烷基或苯基的一部分、或全部亦可經(jīng)氟取代。進(jìn)而,可列舉:乙酰丙酮金屬鹽、金屬羧酸酯、氧氯化物、氯化物、或該等的混合物等,但并不限定于該等。作為金屬種,除Si以外,可列舉:Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等或該等的混合物等,但并不限定于該等。亦可使用適當(dāng)混合上述氧化金屬的前驅(qū)物而成。進(jìn)而,作為二氧化硅的前驅(qū)物,可使用分子中含有與二氧化硅具有親和性、反應(yīng)性的水解基及具有撥水性的有機(jī)官能基的硅烷偶合劑。例如可列舉:正辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷等硅烷單體、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷等乙烯基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等甲基丙烯?;柰?、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等環(huán)氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷等巰基硅烷、3-辛?;虼?-丙基三乙氧基硅烷等含硫硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基硅烷等胺基硅烷、使該等單體進(jìn)行聚合而成的聚合物等。
于使用TEOS與MTES的混合物作為無機(jī)材料的前驅(qū)物的情形時(shí),該等的混合比例如以莫耳比計(jì)可設(shè)為1:1。該前驅(qū)物通過進(jìn)行水解及聚縮合反應(yīng)而生成非晶質(zhì)二氧化硅。作為合成條件,為了調(diào)整溶液的pH,而添加鹽酸等酸或銨等堿。pH較佳為4以下或者10以上。又,為了進(jìn)行水解,亦可添加水。所添加的水的量相對于金屬烷氧化物種以莫耳比計(jì)可設(shè)為1.5倍以上。
作為溶膠凝膠法中所使用的前驅(qū)物溶液的溶劑,例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)、丁醇等醇類,己烷、丁烷、辛烷、癸烷、環(huán)己烷等脂肪族烴類,苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烴類,二乙醚、四氫呋喃、二惡烷等醚類,丙酮、甲基乙基酮、異佛爾酮、環(huán)己酮等酮類,丁氧基乙醚、己氧基乙醇、甲氧基-2-丙醇、芐氧基乙醇等醚醇類,乙二醇、丙二醇等二醇類,乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚類,乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁內(nèi)酯等酯類,苯酚、氯酚等酚類,N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯啶酮等酰胺類,氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、單氯苯、二氯苯等鹵素系溶劑,二硫化碳等含雜元素化合物,水,及該等的混合溶劑。尤佳為乙醇及異丙醇,又,亦較佳為于該等中混合有水。
作為溶膠凝膠法中所使用的前驅(qū)物溶液的添加物,可使用用于調(diào)整黏度的聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、羥丙基纖維素、聚乙烯醇、或作為溶液穩(wěn)定劑的三乙醇胺等烷醇胺、乙酰丙酮等β-二酮、β-酮酯、甲酰胺、二甲基甲酰胺,二惡烷等。又,作為前驅(qū)物溶液的添加物,可使用通過照射以準(zhǔn)分子UV光等紫外線為代表的能量線等光而產(chǎn)生酸或堿的材料。通過添加此種材料,可通過照射光而使前驅(qū)物溶液進(jìn)行凝膠化(硬化)而形成無機(jī)材料。
如圖5(a)所示,將如上所述般制備的無機(jī)材料的前驅(qū)物溶液涂布于模具140的凹凸圖案上,而形成第1膜(前驅(qū)物膜)60。作為模具140,可使用上述凹凸圖案轉(zhuǎn)印用模具,較理想為使用具有柔軟性或可撓性的膜狀模具。例如,如圖6(a)所示,設(shè)置供架設(shè)膜狀模具140的后輥29a、與夾住膜狀模具140并與后輥29a相對向的模嘴涂布機(jī)20,于模嘴涂布機(jī)20的前端附近送入膜狀模具140,并自模嘴涂布機(jī)20噴出前驅(qū)物溶液,由此可于膜狀模具140上形成第1膜60。就量產(chǎn)性的觀點(diǎn)而言,較佳為一面連續(xù)地搬送膜狀模具140,一面利用設(shè)置于特定位置的模嘴涂布機(jī)20于膜狀模具140上連續(xù)地涂布前驅(qū)物溶液。作為涂布方法,可使用棒式涂布法、噴涂法、模嘴涂布法、噴墨法等任意涂布方法,但就可于相對較大寬度的模具上均勻地涂布前驅(qū)物溶液、且可于所涂布的前驅(qū)物溶液進(jìn)行硬化(轉(zhuǎn)化為無機(jī)材料)前迅速地結(jié)束涂布的方面而言,較佳為模嘴涂布法。
關(guān)于形成有第1膜60的膜狀模具140,如圖6(a)所示,為了進(jìn)行下述接合步驟,亦可于按壓輥22a、22b之間直接搬送?;蛘?,亦可于進(jìn)行接合步驟前,使構(gòu)成第1膜60的無機(jī)材料的前驅(qū)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)材料,而使第1膜60硬化。尤其是于第1膜60包含在硬化中脫氣的(產(chǎn)生氣體的)材料的情形時(shí),因如下的原因,較佳為于進(jìn)行接合步驟前使第1膜60硬化。于接合步驟前,由于第1膜60的與模具140接觸的面的相反側(cè)的面露出至大氣(或周圍的環(huán)境)中,故而于第1膜60的硬化中所產(chǎn)生的氣體向周圍釋放,而不會于第1膜60中產(chǎn)生由氣泡所引起的圖案缺陷。然而,于接合步驟中,由于第1膜60被第2膜70及模具140夾持(參照圖5(c)),故而存在第1膜60所產(chǎn)生的氣體(氣泡)會停留于第2膜70與模具140之間,而于形成于第1膜60上的凹凸圖案中產(chǎn)生由氣泡所引起的缺陷的情形。再者,于使第1膜60硬化時(shí),較佳為于大氣中于室溫~300℃的溫度下對第1膜60進(jìn)行加熱。又,于添加因?qū)η膀?qū)物溶液照射紫外線等光而產(chǎn)生酸或堿的材料的情形時(shí),例如可通過對第1膜60照射以準(zhǔn)分子UV光等紫外線為代表的能量線,將前驅(qū)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)材料,而使第1膜60硬化。如此于接合步驟前于使第1膜60硬化的情形時(shí),為了進(jìn)行接合步驟,形成有第1膜60的膜狀模具140可于按壓輥22a、22b之間直接搬送,亦可利用輥卷取。于利用輥卷取膜狀模具140的情形時(shí),較便利的是于下述接合步驟中,直接將膜狀模具140自輥卷出。
又,為了提高第1膜60與第2膜(或下述接著劑層)的密接性,亦可于硬化后的第1膜60上設(shè)置表面改質(zhì)層。作為表面改質(zhì)層的材料,例如可列舉:正辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷等硅烷單體,乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷等乙烯基硅烷,3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等甲基丙烯酰基硅烷,2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等環(huán)氧基硅烷,3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷等巰基硅烷,3-辛?;虼?-丙基三乙氧基硅烷等含硫硅烷,3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基硅烷等胺基硅烷,使該等單體進(jìn)行聚合而成的聚合物等。除該等硅烷系偶合劑以外,亦可使用鈦系偶合劑。又,亦可通過對第1膜的表面(與和模具140接觸的面相反之側(cè)的面)進(jìn)行電漿處理、電暈處理、準(zhǔn)分子照射處理、UV/O3處理等利用能量線的處理,而設(shè)置表面改質(zhì)層。
第1膜60除如上所述的濕式工藝以外,亦可通過干式工藝形成。例如可通過使用蒸鍍、濺鍍等物理氣相沈積(PVD)法、化學(xué)氣相沈積(CVD)法等公知的干式工藝,將無機(jī)氧化物,無機(jī)氮化物、無機(jī)氮氧化物、無機(jī)硫化物、無機(jī)碳化物等無機(jī)材料于模具140的凹凸圖案上成膜,而形成第1膜60。
例如,于通過濺鍍于膜狀的模具的凹凸圖案上將金屬氧化物成膜而作為第1膜的情形時(shí),可使用如圖7中概念性地表示的濺鍍裝置10。濺鍍裝置10具備真空腔室11。真空腔室11不論形狀如何,通常為長方體狀或圓筒體狀等,只要可使真空腔室11內(nèi)保持減壓的狀態(tài)即可。于真空腔室11的內(nèi)部設(shè)置有卷出膜狀模具140的卷出輥12、與卷取膜狀模具140的卷取輥14,且自卷出輥12卷出的膜狀模具140于在經(jīng)卷取輥14卷取前的搬送路之間設(shè)置有成膜輥16。進(jìn)而,于真空腔室11內(nèi)亦可設(shè)置用于搬送膜狀模具140的導(dǎo)輥(未圖示)。以與卷繞至成膜輥16的膜狀模具140相對向的方式配置有濺鍍靶18。濺鍍靶18可為金屬,亦可為金屬氧化物。濺鍍靶18的寬度方向(圖7的深度方向)的尺寸只要寬于膜狀模具140的寬度即可。
于使用如上所述的濺鍍裝置10將第1膜成膜的情形時(shí),首先,將真空腔室11內(nèi)減壓為高真空。繼而一面向真空腔室11內(nèi)導(dǎo)入Ar等稀有氣體與氧氣,一面通過DC電漿或高頻電漿擊出濺鍍靶的金屬原子(及氧原子)。另一方面,將膜狀模具140自卷出輥12卷出,并朝向成膜輥16搬送。于膜狀模具140沿著成膜輥16與其表面接觸的期間,于膜模具140的表面上自濺鍍靶18擊出的金屬原子與氧發(fā)生反應(yīng)而使金屬氧化物沈積。繼而,利用卷取輥14卷取沈積有金屬氧化物的膜狀模具140。再者,膜狀模具140中途亦可適當(dāng)經(jīng)由導(dǎo)輥等。
又,于通過電子束加熱蒸鍍法于膜狀模具的凹凸圖案上將金屬氧化物成膜而作為第1膜的情形時(shí),例如可于與上述濺鍍裝置10相同地具備卷出膜狀模具的卷出輥與卷取膜狀模具的卷取輥,且自卷出輥卷出的膜狀模具于在經(jīng)卷取輥卷取前的搬送路之間設(shè)置有成膜輥的真空腔室內(nèi),使用如下電子束加熱蒸鍍裝置:其以與卷繞至成膜輥的膜狀模具相對向的方式設(shè)置,且具備加入有金屬或金屬氧化物的坩堝、與用于向坩堝內(nèi)照射電子束而使金屬或金屬氧化物蒸發(fā)的電子槍。于該情形時(shí),只要一面搬送膜狀模具一面通過電子束使坩堝內(nèi)的金屬或金屬氧化物加熱蒸發(fā),并使金屬氧化物沈積于沿著成膜輥搬送的膜模具上即可。于該情形時(shí),根據(jù)放入至坩堝中的材料的氧化度與目標(biāo)的第1膜的氧化度,可流通氧氣亦可不流通氧氣。
又,于通過大氣壓電漿CVD于膜狀模具的凹凸圖案上將金屬氧化物成膜而作為第1膜的情形時(shí),例如可使用日本特開2004-52028號、日本特開2004-198902號等中所記載的方法??墒褂糜袡C(jī)金屬化合物作為原料化合物,原料化合物于常溫常壓下亦可為氣體、液體、固體的任一種狀態(tài)。于氣體的情形時(shí),可直接導(dǎo)入至放電空間,于液體、固體的情形時(shí),通過一次加熱、起泡、減壓、超音波照射等手段使其氣化后使用。因上述情況,作為有機(jī)金屬化合物,較佳為例如沸點(diǎn)為200℃以下的金屬烷氧化物。
作為此種金屬烷氧化物,例如可列舉:硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷(TEOS)、四-正丙氧基硅烷等硅化合物;甲醇鈦、乙醇鈦、異丙醇鈦、四異丙醇鈦等鈦化合物;正丙醇鋯等鋯化合物;乙醇鋁、三異丙醇鋁、異丙醇鋁等鋁化合物;乙醇銻;三乙醇砷;乙酰丙酮鋅;二乙基鋅等。
又,為了將該等分解而獲得無機(jī)化合物,將分解氣體與含有該等有機(jī)金屬化合物的原料氣體一起并用而構(gòu)成反應(yīng)性氣體。作為該分解氣體,可列舉:氫氣、甲烷氣體、乙炔氣體、一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w、氮?dú)?、氨氣、氧化亞氮?dú)怏w、氧化氮?dú)怏w、二氧化氮?dú)怏w、氧氣、水蒸氣、氟氣、氟化氫、三氟醇、三氟甲苯、硫化氫、二氧化硫、二硫化碳、氯氣等。例如可通過使用氧氣而形成金屬氧化物,可通過使用氨氣而形成金屬氮化物,可通過使用氨氣及氧化亞氮?dú)怏w而形成金屬氮氧化物。
于電漿CVD法中,對該等反應(yīng)性氣體,混合主要容易呈現(xiàn)電漿狀態(tài)的放電氣體。作為放電氣體,可使用氮?dú)狻⒅芷诒淼牡?8族原子、具體而言,氦、氖、氬等稀有氣體。尤其是就制造成本的觀點(diǎn)而言,較佳為氮?dú)狻?/p>
將上述放電氣體與反應(yīng)性氣體混合,形成為混合氣體而供給至電漿放電產(chǎn)生裝置(電漿產(chǎn)生裝置),由此進(jìn)行膜形成。放電氣體與反應(yīng)性氣體的比率根據(jù)目標(biāo)的膜的性質(zhì)而有所不同,相對于全部混合氣體,將放電氣體的比率設(shè)為50%以上而供給反應(yīng)性氣體。
例如,使用作為沸點(diǎn)為200℃以下的金屬烷氧化物的硅烷氧化物(四烷氧基硅烷(TEOS))作為原料化合物,分解氣體使用氧氣,并使用稀有氣體、或氮?dú)獾确腔钚詺怏w作為放電氣體,使之電漿放電,由此可形成氧化硅膜作為第1膜。
此種通過CVD法而獲得的膜通過選擇作為原料的金屬化合物、分解氣體、分解溫度、輸入功率等條件,亦可分開形成金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬鹵化物、又,該等的混合物(金屬氮氧化物、金屬氧化鹵化物、金屬氮化碳化物等),故而較佳。
為了提高以上述方法通過干式工藝而形成的第1膜與下述第2膜(或接著劑層)的密接性,亦可于第1膜上設(shè)置表面改質(zhì)層。表面改質(zhì)層可通過與于通過濕式工藝而形成的第1膜上設(shè)置表面改質(zhì)層的情形相同的材料及方法而形成。
<第2膜形成步驟>
繼而,如圖5(b)所示,于基材40上形成第2膜70作為第2氣體阻隔層(圖4的步驟S2)??墒褂媚畹幕淖鳛榛?0。第2膜70可通過作為第1膜60的形成方法而進(jìn)行說明的濕式工藝及干式工藝的任一種形成。如圖6(a)所示,于通過濕式工藝而形成第1膜60并于未硬化的狀態(tài)下于按壓輥22a、22b之間搬送而進(jìn)行接合步驟的情形時(shí),第2膜70通過濕式工藝而形成并于進(jìn)行接合步驟前使其硬化、或通過干式工藝而形成。于通過濕式工藝而形成第1膜60并于進(jìn)行下述接合步驟前使其硬化的情形時(shí),或于通過干式工藝而形成第1膜60的情形時(shí),第2膜70通過濕式工藝而形成并于未硬化的狀態(tài)下進(jìn)行接合步驟。
于通過濕式工藝而形成第2膜70并使其硬化的情形時(shí)及通過干式工藝而形成第2膜70的情形時(shí),為了提高與第1膜60(或下述接著劑層)的密接性,亦可于第2膜70上設(shè)置表面改質(zhì)層。表面改質(zhì)層的材料及形成方法可設(shè)為與可于第1膜60上設(shè)置表面改質(zhì)層的情形時(shí)使用的材料及方法相同。又,于通過濕式工藝而形成第2膜70并使其硬化的情形時(shí)及通過干式工藝而形成第2膜70的情形時(shí),為了進(jìn)行下述接合步驟,形成有第2膜70的膜狀基材40可于按壓輥22a、22b之間直接搬送,亦可利用輥卷取。于利用輥卷取膜狀基材40的情形時(shí),較便利的是于下述接合步驟中,直接將膜狀基材自輥卷出。
再者,第1膜形成步驟與第2膜形成步驟可先進(jìn)行任一者,亦可同時(shí)進(jìn)行。
<接合步驟>
繼而,如圖5(c)所示,以將第1膜60與第2膜70接合的方式使基材40與模具140重疊(圖4的步驟S3)。例如,如圖6(a)所示,于一對按壓輥22a、22b之間,送入形成有第1膜60的膜狀模具140與形成有第2膜70的膜狀基材40,由此可使基材40與模具140重疊而使第1膜60與第2膜70密接。進(jìn)而,使第1膜60或第2膜70硬化。例如,如圖6(a)所示,使用UV燈25等對第1膜60或第2膜70照射紫外線等能量線,或?qū)Φ?膜60或第2膜70進(jìn)行加熱,由此可使第1膜60或第2膜70硬化。由此,第1膜60與第2膜70于接合的狀態(tài)下被固定于膜狀基材40與膜狀模具140之間。
此種使用按壓輥22a、22b的輥壓工藝中,由于膜狀模具140上的第1膜60與膜狀基材40上的第2膜70進(jìn)行線接觸,故而具有如下等優(yōu)點(diǎn):與壓制式相比可減小接合壓力及剝離力,容易應(yīng)對大面積化,由于可遍及膜狀基材40的整個(gè)面而均勻地按壓膜狀模具140,故而第1膜60與第2膜70均勻地密接,可抑制密接不良。
按壓輥22a、22b較佳為表面具有存在耐熱性的乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)或聚硅氧橡膠、腈橡膠、氟橡膠、丙烯酸橡膠、氯丁二烯橡膠等樹脂材料的被膜的輥。
(剝離步驟)
于將第1膜60與第2膜70接合后,如圖5(d)所示,將模具140自第1膜60剝離(圖4的步驟S4)。作為模具的剝離方法,可采用公知的剝離方法。于使用具有凸部及凹部為細(xì)長形狀且具有傾斜較平緩的波形構(gòu)造的凹凸圖案的模具的情形時(shí),有模具剝離時(shí)的脫模性良好的優(yōu)點(diǎn)。又,于接合步驟中通過使第1膜60或第2膜70硬化,第1膜60與第2膜70牢固地接合,故而不存在第1膜60的一部分于附著于模具140的狀態(tài)下自基材40剝離的情形。于使用輥壓工藝的情形時(shí),剝離力可小于壓制式,第1膜60不會殘留于模具140而可容易地將模具140自第1膜60剝離。進(jìn)而,為了提高模具的剝離性,亦可使用剝離輥。如圖6(a)所示,將剝離輥23a、23b設(shè)置于按壓輥22a、22b的下游側(cè),通過剝離輥23a,一面對膜狀基材40及第2膜70施力一面旋轉(zhuǎn)支持膜狀模具140及第1膜60,并且通過剝離輥23b,一面對膜狀模具140及第1膜60施力一面旋轉(zhuǎn)支持膜狀基材40及第2膜70,由此,可于按壓輥22a、22b與剝離輥23a、23b間的距離內(nèi)維持第1膜60附著于第2膜70的狀態(tài)(一定時(shí)間)。然后,以于剝離輥23a的下游側(cè)將膜狀模具140提拉至剝離輥23a的上方的方式變更膜狀模具140的進(jìn)路,并且以于剝離輥23b的下游側(cè)將膜狀基材40降低至剝離輥23b的下方的方式變更膜狀基材40的進(jìn)路,由此,可將膜狀模具140自第1膜60剝離。于剝離模具140后的第1膜60上形成有按照形成于模具140的表面的凹凸圖案的凹凸圖案80。
為了不會使模具140于第1膜60的一部分附著于模具140的狀態(tài)下剝離,第1膜60與模具140的密接力較佳為200N/m以下,更佳為100N/m以下。第1膜60與模具140的密接力可以如下方式進(jìn)行測定。于支持基板上涂布第1膜60的材料而形成涂膜,以使涂膜與模具的凹凸圖案面密接的方式使支持基板與模具重疊。繼而,使涂膜硬化。由此,可獲得支持基板/第1膜/模具的構(gòu)成的試樣。將該試樣切割為30mm寬度的短條狀,使用拉伸試驗(yàn)器(東洋精機(jī)制造,STROGRAPHE-H),沿支持基板的法線方向以一定速度提拉模具的端部,由此將模具自第1膜剝離。此時(shí)的模具的拉伸強(qiáng)度表示第1膜與模具的密接力。
以上述方式可制造如圖1(a)及圖5(d)所示的于基材40上依序形成有第2膜70與第1膜60的氣體阻隔構(gòu)件100。
又,亦可于氣體阻隔構(gòu)件100的第1膜60的表面形成被覆層。被覆層較佳為具有形成于第1膜60上的凹凸圖案80的凹凸深度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的25~150%的范圍內(nèi)的膜厚。由此,由于在凹凸圖案上存在異物或缺陷的情形時(shí)可將該等被覆,故而于使用該氣體阻隔構(gòu)件形成有機(jī)EL元件等發(fā)光元件的情形時(shí),可有效地抑制發(fā)光元件的漏電流。又,使用具備此種具有上述范圍內(nèi)的膜厚的被覆層的氣體阻隔構(gòu)件而形成的發(fā)光元件具有良好的光提取效率。
被覆層可使用可用作第1膜的材料的材料,通過上述濕式工藝而形成。尤其理想為使用與用作第1膜的材料的材料相同的材料而形成被覆層。通過利用相同的材料形成被覆層與第1膜,可抑制被覆層與第1膜間的界面處的光的反射。
又,亦可對第1膜的表面(于形成被覆層的情形時(shí)為被覆層的表面)進(jìn)行疏水化處理。疏水化處理的方法只要使用已知的方法即可,例如,若為二氧化硅表面,則可利用二甲基二氯硅烷、三甲基烷氧基硅烷等進(jìn)行疏水化處理,可使用利用六甲基二硅氮烷等三甲基硅基化劑與聚硅氧油進(jìn)行疏水化處理的方法,亦可使用利用超臨界二氧化碳的金屬氧化物粉末的表面處理方法。若第1膜的表面為疏水性,則于使用通過第1實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的氣體阻隔構(gòu)件而制造有機(jī)EL元件等發(fā)光元件的情形時(shí),于其制造步驟中可容易地將水分自氣體阻隔構(gòu)件去除,故而可防止發(fā)光元件中產(chǎn)生如暗點(diǎn)之類的缺陷、或器件的劣化。
又,亦可于第1膜的表面(于形成被覆層的情形時(shí)為被覆層的表面)形成保護(hù)層。作為形成保護(hù)層的樹脂,可使用溶劑性及水性的樹脂的任一種,具體而言,可單獨(dú)使用或組合使用2種以上聚酯系樹脂、胺酯系樹脂系、丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、乙烯-不飽和羧酸共聚合樹脂、乙烯-乙烯醇系樹脂、乙烯改質(zhì)樹脂、硝基纖維素系樹脂、聚硅氧系樹脂、異氰酸酯系樹脂、環(huán)氧系樹脂、含惡唑啉基的樹脂、改質(zhì)苯乙烯系樹脂、改質(zhì)聚硅氧系樹脂、鈦酸烷基酯等。又,為了提高阻隔性、磨耗性、滑動性,作為保護(hù)層,較佳為使用將選自二氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠、粒子狀無機(jī)填料及層狀無機(jī)填料中的1種以上的無機(jī)粒子混合至上述1種以上的樹脂中而成的層、或由在該無機(jī)粒子存在下使上述樹脂的原料聚合而形成的含無機(jī)粒子的樹脂所構(gòu)成的層。
除上述被覆層及保護(hù)層以外,亦可于第1膜的表面設(shè)置各種功能層。作為該功能層的例,可列舉:抗反射層、偏光層、彩色濾光片、紫外線吸收層等光學(xué)功能層,或硬涂層、應(yīng)力緩和層等力學(xué)功能層,防靜電層、導(dǎo)電層等電氣功能層,防霧層,防污層,被印刷層等。
再者,于上述實(shí)施形態(tài)中對使用膜狀的模具而制造氣體阻隔構(gòu)件的方法進(jìn)行了說明,但即便使用金屬模具、石英模具等硬質(zhì)的模具,亦可與上述制造方法相同地制造氣體阻隔構(gòu)件。于使用硬質(zhì)模具的情形時(shí),較佳為使用膜狀基材等具有可撓性的基材作為基材。于上述實(shí)施形態(tài)中,于接合步驟中將按壓輥壓抵于膜狀模具的背面及膜狀基材的背面,但于使用硬質(zhì)模具與膜狀基材的情形時(shí),于接合步驟中只要將按壓輥壓抵于膜狀基材的背面(形成有第2膜的面的相反側(cè)的面)即可。由此,可遍及膜狀基材的整個(gè)面而均勻地按壓硬質(zhì)模具。又,于上述實(shí)施形態(tài)中,較佳為于剝離步驟中,自膜狀模具及膜狀基材的背面相互對向地使剝離輥施力,并于剝離輥的下游側(cè)變更膜狀模具及膜狀基材的進(jìn)路,由此將膜狀模具自第1膜、膜狀基材及第2膜剝離,于使用硬質(zhì)模具與膜狀基材的情形時(shí),自膜狀基材的背面朝向硬質(zhì)模具使剝離輥施力,并于剝離輥的下游側(cè)變更膜狀基材的進(jìn)路,由此將膜狀基材、第2膜及第1膜自硬質(zhì)模具剝離。由此,可以較小的剝離力使第1膜不會殘留于模具而容易地將模具140自第1膜60剝離。
又,于上述實(shí)施形態(tài)中對使用膜狀的基材而制造氣體阻隔構(gòu)件的方法進(jìn)行了說明,但即便使用玻璃基板等硬質(zhì)的基材,亦可與上述制造方法相同地制造氣體阻隔構(gòu)件。于使用硬質(zhì)基材的情形時(shí),較佳為使用膜狀模具等具有可撓性的模具作為模具。于上述實(shí)施形態(tài)中,于接合步驟中將按壓輥壓抵于膜狀模具的背面及膜狀基材的背面,但于使用硬質(zhì)基材與膜狀模具的情形時(shí),于接合步驟中只要將按壓輥壓抵于膜狀模具的背面(形成有凹凸圖案的面的相反側(cè)的面)即可。由此,可遍及硬質(zhì)基材的整個(gè)面而均勻地按壓膜狀模具。又,于上述實(shí)施形態(tài)中,較佳為于剝離步驟中,自膜狀模具及膜狀基材的背面相互對向地使剝離輥施力,并于剝離輥的下游側(cè)變更膜狀模具及膜狀基材的進(jìn)路,由此將膜狀模具自第1膜、膜狀基材及第2膜剝離,于使用硬質(zhì)基材與膜狀模具的情形時(shí),自膜狀模具的背面朝向硬質(zhì)基材使剝離輥施力,并于剝離輥的下游側(cè)變更膜狀模具的進(jìn)路,由此將膜狀模具自硬質(zhì)基材、第2膜及第1膜剝離。由此,可以較小的剝離力使第1膜不會殘留于模具而容易地將模具140自第1膜60剝離。
于基材上具有多層膜的構(gòu)件通常通過在基材上依序積層多層膜而制造。于該情形時(shí),先積層的膜必須為不會因后續(xù)的膜的積層而產(chǎn)生損傷的膜,又,其后積層的膜必須通過如不會對先積層的膜造成損傷的方法進(jìn)行積層。因此,存在膜的材料或積層方法(成膜方法)受限,而無法使用所需的材料形成具有所需功能的膜的情形。另一方面,本實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法如上所述般于模具的凹凸圖案及基材上分別形成第1膜及第2膜后,使第1膜與第2膜重疊而進(jìn)行接合。因此,不存在因第1膜的積層而使第2膜產(chǎn)生損傷,或因第2膜的積層而使第1膜產(chǎn)生損傷的情形。因此,第1膜及第2膜的構(gòu)成材料或成膜方法并無限制,具有可使用所需的材料或方法而形成第1膜及第2膜的優(yōu)點(diǎn)。
又,通常的納米壓印法中,于使用具有凹凸圖案的模具而制造具有凹凸圖案的構(gòu)件的情形時(shí),可使用如下方法:通過濕式工藝將相對具有流動性的轉(zhuǎn)印材料涂布于基材上,將模具的凹凸圖案面壓抵于其并使轉(zhuǎn)印材料硬化。于該情形時(shí),轉(zhuǎn)印材料被限制為可涂布且不會于硬化中脫氣,故而存在無法使用所需的材料而形成具有所需功能的膜的情形。相對于此,本實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中,如上所述般使形成于模具的凹凸圖案上的第1膜接合于基材上后,將模具自第1膜剝離,由此形成轉(zhuǎn)印有模具的凹凸圖案的第1膜。即,通過使轉(zhuǎn)印材料沈積于凹凸圖案上,并將所沈積的轉(zhuǎn)印材料貼合于基材側(cè),而制造具有凹凸圖案的構(gòu)件。因此,通過干式工藝等涂布以外的方法而沈積的材料或于硬化中脫氣的材料亦可用作轉(zhuǎn)印材料。
如此,本實(shí)施形態(tài)的制造方法由于第1膜及第2膜的構(gòu)成材料及成膜方法的選擇范圍較寬,故而可制造具有優(yōu)異的氣體阻隔性的氣體阻隔構(gòu)件等具有優(yōu)異的功能的功能性構(gòu)件。通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件適合需要較高的氣體阻隔性的有機(jī)EL元件、液晶顯示元件、太陽電池等用途。又,通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的氣體阻隔構(gòu)件亦可適宜地用于物品的包裝、用于防止食品或工業(yè)用品及醫(yī)藥品等的變質(zhì)的包裝用途。于將通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件用于包裝用途的情形時(shí),可通過較高的氣體阻隔性能而保護(hù)經(jīng)包裝的制品,此外,亦有通過表面具備如圖2(a)、(b)所示的不規(guī)則的微細(xì)凹凸圖案,可抑制外觀上的霧度(haze)或眩光的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而,于通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的構(gòu)件為膜狀構(gòu)件的情形時(shí),通過于表面形成凹凸圖案,防止于使構(gòu)件彼此重疊或卷成輥狀加以保存的情形時(shí)構(gòu)件彼此發(fā)生貼附(黏連)。因此,通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法而獲得的構(gòu)件亦有易于保管的優(yōu)點(diǎn)。
又,于本實(shí)施形態(tài)的制造方法中,由于可不使用產(chǎn)生大量廢液的光微影法而形成凹凸圖案,故而對環(huán)境的負(fù)荷較小。進(jìn)而,于本實(shí)施形態(tài)的制造方法中,通過使用輥壓工藝,亦有可高速且連續(xù)地生產(chǎn)氣體阻隔構(gòu)件,生產(chǎn)效率較高的優(yōu)點(diǎn)。又,于接合步驟前使第1膜或第2膜硬化的情形時(shí),形成有硬化后的第1膜的膜狀模具或形成有硬化后的第2膜的基材可卷取為輥狀而加以保管。因此,可容易地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整,而可有效率地生產(chǎn)具有凹凸圖案的構(gòu)件。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1變形形態(tài)]
對氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1變形形態(tài)進(jìn)行說明。氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1變形形態(tài)主要具有如下步驟:于具有凹凸圖案的模具的凹凸圖案上形成第1膜的步驟;于基材上形成第2膜的步驟;于形成于模具上的第1膜上或形成于基材上的第2膜上形成接著劑層的步驟;經(jīng)由接著劑層將第1膜與第2膜接合的步驟;及將模具自第1膜剝離的步驟。于第1實(shí)施形態(tài)中,通過在接合步驟中使未硬化的第1膜或第2膜硬化而將第1膜與第2膜于接合的狀態(tài)下固定,但于本變形形態(tài)中,經(jīng)由接著劑層將第1膜與第2膜接合而加以固定。
(第1膜形成步驟)
通過與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的方法,于具有凹凸圖案的模具的凹凸圖案上形成第1膜作為第1氣體阻隔層。于本變形形態(tài)中,第1膜可與上述第1實(shí)施形態(tài)相同地通過濕式工藝或干式工藝而形成,但于通過濕式工藝而形成第1膜的情形時(shí),于下述接著劑層形成步驟前使第1膜硬化。
(第2膜形成步驟)
通過與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的方法,于基材上形成第2膜作為第2氣體阻隔層。于本變形形態(tài)中,第2膜可與上述第1實(shí)施形態(tài)相同地通過濕式工藝或干式工藝而形成,但于通過濕式工藝而形成第2膜的情形時(shí),于下述接著劑層形成步驟前使第2膜硬化。
<接著劑層形成步驟>
繼而,于形成于模具上的第1膜上或形成于基材上的第2膜上涂布接著劑,而形成接著劑層。例如,如圖6(b)所示,于模嘴涂布機(jī)21的前端附近送入形成有第2膜70的基材40,并自模嘴涂布機(jī)21噴出接著劑,由此可于第2膜70上形成接著劑層30。就量產(chǎn)性的觀點(diǎn)而言,較佳為一面連續(xù)地搬送基材40,一面利用設(shè)置于特定位置的模嘴涂布機(jī)21將接著劑連續(xù)地涂布于第2膜70上。作為接著劑的涂布方法,可使用棒式涂布法、旋轉(zhuǎn)涂布法、噴涂法、浸漬涂布法、模嘴涂布法、噴墨法等任意涂布方法,就可將接著劑均勻地涂布于相對大面積的基材、可于接著劑硬化前迅速地結(jié)束涂布的方面而言,較佳為棒式涂布法、模嘴涂布法及旋轉(zhuǎn)涂布法。
再者,于在第2膜上涂布接著劑的情形時(shí),亦可于接著劑層形成步驟的后進(jìn)行上述第1膜形成步驟。又,于在第1膜上涂布接著劑的情形時(shí),亦可于接著劑層形成步驟之后進(jìn)行上述第2膜形成步驟。
<接合步驟>
繼而,以第1膜與第2膜經(jīng)由接著劑層接合的方式使基材與模具重疊。例如,如圖6(b)所示,于一對按壓輥22a、22b之間,送入形成有第1膜60的膜狀模具140、與形成有第2膜70及接著劑層30的基材40,由此可使基材40與模具140重疊而使第1膜60與第2膜70經(jīng)由接著劑層30密接。進(jìn)而,如上所述般使第1膜60與第2膜70密接后,使接著劑層30硬化。接著劑層30可如圖6(b)所示般通過使用UV燈25等對接著劑層30照射紫外線等能量線等而使其硬化。由此,第1膜60與第2膜70于經(jīng)由接著劑層30而接合的狀態(tài)下被固定于基材40與膜狀模具140之間。
<剝離步驟>
于經(jīng)由接著劑層將第1膜與第2膜接合后,自第1膜將模具剝離。模具可通過與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的方法進(jìn)行剝離。
以上述方式可制造如圖1(b)所示的氣體阻隔構(gòu)件100a,其于基材40上依序形成第2膜70與第1膜60,且具有于第1膜60與第2膜70之間形成有接著劑層30的凹凸圖案80。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第2變形形態(tài)]
亦可于實(shí)施上述第1實(shí)施形態(tài)或第1變形形態(tài)的第1膜形成步驟后,于模具上的第1膜上進(jìn)而形成不同于第1膜的其他膜。其他膜可形成1層,亦可形成多層。于形成其他膜的情形時(shí),第1膜與形成于其上的其他膜構(gòu)成第1氣體阻隔層。其他膜可與第1膜相同地通過干式工藝而形成,亦可通過涂布法等濕式工藝而形成。亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。
亦可于實(shí)施上述第1實(shí)施形態(tài)或第1變形形態(tài)的第2膜形成步驟后,于基材上的第2膜上進(jìn)而形成不同于第2膜的其他膜。其他膜可形成1層,亦可形成多層。于形成其他膜的情形時(shí),第2膜與形成于其上的其他膜構(gòu)成第2氣體阻隔層。其他膜可與第2膜相同地通過干式工藝而形成,亦可通過涂布法等濕式工藝而形成。亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。
于第2變形形態(tài)中,于接合步驟中第1膜與第2膜經(jīng)由上述其他膜而進(jìn)行接合。于本案發(fā)明中,所謂「將上述第1膜與上述第2膜接合」,不僅包括第1膜與第2膜直接或經(jīng)由接著劑層而進(jìn)行接合的情形,亦包括經(jīng)由其他膜而進(jìn)行接合的情形。
[第2氣體阻隔構(gòu)件]
圖8(a)如所示,通過下述具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第2實(shí)施形態(tài)而獲得的具有凹凸構(gòu)造(凹凸圖案)380的氣體阻隔構(gòu)件300于基材340上經(jīng)由接著劑層330而形成有第1膜360作為第1氣體阻隔層。如圖8(b)所示,通過下述具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第4變形形態(tài)而獲得的氣體阻隔構(gòu)件300a于基材340上進(jìn)而形成有第2膜370作為第2氣體阻隔層。
<基材>
作為基材340,可適當(dāng)利用與可用作第1氣體阻隔構(gòu)件100的基材40的基板相同的基板。
<第1膜>
氣體阻隔構(gòu)件300具備第1膜360作為阻擋氧氣及水蒸氣的穿透的第1氣體阻隔層。作為構(gòu)成第1膜360的材料,較佳為金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物等無機(jī)材料,進(jìn)而較佳為氧化硅、氧化鋁、氮化硅、氮氧化硅、氮氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化鈦、氧化銅、氧化鈰、氧化鉭等無機(jī)氧化物、無機(jī)氮化物或無機(jī)氮氧化物。
由于氣體阻隔構(gòu)件300具有充分的氣體阻隔性能,故而第1膜360的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。此種第1膜360如下所述般使用蒸鍍法、濺鍍法、CVD法等干式工藝而形成。
第1膜360較佳為光穿透性。第1膜360較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
第1膜360的厚度較佳為5nm~2μm的范圍。若厚度未達(dá)5nm,則膜缺陷較多,無法獲得充分的防濕效果(氣體阻隔效果)。于厚度超過2μm的情形時(shí),由于成膜時(shí)間變長,故而生產(chǎn)效率變差。再者,此處,所謂第1膜360的厚度,指第1膜360的底面至形成有下述凹凸圖案380的表面的距離的平均值。
第1膜360于表面形成有微細(xì)的凹凸圖案(凹凸構(gòu)造)380。微細(xì)的凹凸圖案380可設(shè)為與上述第1氣體阻隔構(gòu)件100的凹凸圖案80相同的任意圖案。
再者,圖8(a)中表示第1氣體阻隔層由第1膜360的單層所構(gòu)成的構(gòu)成,但第1氣體阻隔層亦可由如下多層膜所構(gòu)成,其由第1膜360與形成于第1膜360的下方(第1膜360的與基材340相對向之側(cè)、即第1膜360與接著劑層330之間)的1層以上的其他膜所構(gòu)成。形成于第1膜360的下方的1層以上的其他膜分別可由與作為構(gòu)成上述第1膜360的材料而例示的材料相同的無機(jī)材料所構(gòu)成,亦可由通過涂布法等濕式工藝而形成的膜所構(gòu)成。所謂通過濕式工藝而形成的膜,例如為通過將聚硅氮烷、全氫聚硅氮烷(PHPS)、有機(jī)聚硅氮烷、硅烷氧化物加成聚硅氮烷、縮水甘油加成聚硅氮烷、醇加成聚硅氮烷、金屬羧酸鹽加成聚硅氮烷、乙酰丙酮錯(cuò)合物加成聚硅氮烷、添加有金屬微粒子的聚硅氮烷作為前驅(qū)物進(jìn)行涂布,并利用氧化進(jìn)行陶瓷化而形成的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅;通過將金屬烷氧化物作為前驅(qū)物進(jìn)行涂布并使其硬化而形成的SiO2、TiO2、ZnO、ZnS、ZrO、Al2O3、BaTiO3、SrTiO2、ITO等;涂布微粒子分散液并使其干燥而形成的SiO2、TiO2、ZnO、ZnS、ZrO、Al2O3、BaTiO3、SrTiO2等。又,就氣體阻隔性的觀點(diǎn)而言,作為形成于上述第1膜360的下方的1層以上的其他膜,亦可使用可用作有機(jī)EL元件的密封材之類的材料、例如長瀨產(chǎn)業(yè)股份有限公司制造的XNR5516Z、ThreeBond公司制造的TB3124、Daicel公司制造的CELVENUSH001等。進(jìn)而,亦可使用使上述材料含有紫外線吸收材料而成。紫外線吸收材料具有通過吸收紫外線并將光能轉(zhuǎn)換為如熱的無害的形式,而抑制膜的劣化的作用。作為紫外線吸收劑,可使用一直以來公知者,例如可使用苯并三唑系吸收劑、三嗪系吸收劑、水楊酸衍生物系吸收劑、二苯甲酮系吸收劑等。又,亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。作為應(yīng)力緩和層,可使用與上述第1氣體阻隔構(gòu)件的應(yīng)力緩和層相同的材料。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),于使用氣體阻隔構(gòu)件作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第1氣體阻隔層較佳為光穿透性。第1氣體阻隔層較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),第1氣體阻隔層的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。若厚度未達(dá)5nm,則膜缺陷較多,無法獲得充分的防濕效果(氣體阻隔效果)。于厚度超過20μm的情形時(shí),雖然理論上防濕效果較高,但內(nèi)部應(yīng)力較大而變得容易破裂,無法獲得所需的防濕效果。又,于基材340為具有可撓性的材料的情形時(shí),有因成膜后的彎曲或拉伸等外部因素,而于第1氣體阻隔層中產(chǎn)生龜裂等損傷之虞。再者,此處,所謂第1氣體阻隔層的厚度,指第1氣體阻隔層的底面至形成有凹凸圖案380的表面的距離的平均值。
于第1氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),由于氣體阻隔構(gòu)件300具有充分的氣體阻隔性能,故而第1氣體阻隔層的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。于該情形時(shí),第1膜360的水蒸氣穿透率亦可超過102g·m-2·day-1。
<接著劑層>
氣體阻隔構(gòu)件300于基材340與第1膜360之間具備接著劑層330。于第1氣體阻隔層僅由第1膜360所構(gòu)成的情形時(shí),于第1氣體阻隔層僅由通過干式工藝而形成的膜所構(gòu)成的情形時(shí),或于第1氣體阻隔層的最下層(與基材340相對向的層)通過干式工藝而形成的膜的情形時(shí),通過接著劑層330將第1膜360與基材340接合。接著劑層330的厚度較佳為500nm~20μm的范圍。再者,于第1氣體阻隔層由第1膜360與第1膜360的下方(與基材340相對向之側(cè))的1層以上的其他膜所構(gòu)成,且第1氣體阻隔層的最下層(與基材340相對向的層)通過濕式工藝而形成的膜的情形時(shí),只要可經(jīng)由第1氣體阻隔層的最下層的通過濕式工藝而形成的膜將第1膜360與基材340接合,則亦可未形成接著劑層330。即,接著劑層330于通過本發(fā)明的第2樣式的制造方法而制造的構(gòu)件中非必須的構(gòu)成要素。
作為接著劑層330的材料,可使用與作為上述氣體阻隔構(gòu)件100a的接著劑層30可使用的材料而例示的材料相同。
<第2膜>
關(guān)于通過下述具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第4變形形態(tài)而獲得的氣體阻隔構(gòu)件300a,如圖8(b)所示,于基材340與接著劑層330之間形成有第2膜370作為第2氣體阻隔層。作為構(gòu)成第2膜370的材料,可使用與第1膜360可使用的材料相同的無機(jī)材料或有機(jī)材料(樹脂材料)。如下所述,第2膜370可使用干式工藝而形成,亦可通過濕式工藝而形成。
于使用氣體阻隔構(gòu)件300a作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第2膜370較佳為光穿透性。第2膜370較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
第2膜370的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。若厚度未達(dá)5nm,則膜缺陷較多,無法獲得充分的防濕效果(氣體阻隔效果)。于厚度超過20μm的情形時(shí),雖然理論上防濕效果較高,但內(nèi)部應(yīng)力較大而變得容易破裂,無法獲得所需的防濕效果。又,于基材340為具有可撓性的材料的情形時(shí),有因成膜后的彎曲或拉伸等外部因素,于第2氣體阻隔層370中產(chǎn)生龜裂等損傷等之虞。
再者,圖8(b)中表示第2氣體阻隔層由第2膜370的單層所構(gòu)成的構(gòu)成,但第2氣體阻隔層亦可由如下多層膜所構(gòu)成:由第2膜370與1層以上的其他膜所構(gòu)成。1層以上的其他膜亦可由與作為構(gòu)成第2膜370的材料而例示的材料相同的材料所構(gòu)成。又,亦可于各層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),于使用氣體阻隔構(gòu)件作為發(fā)光元件用的光學(xué)基板的情形時(shí),第2氣體阻隔層較佳為光穿透性。第2氣體阻隔層較佳為例如于將測定波長設(shè)為550nm時(shí)的穿透率為80%以上,進(jìn)而較佳為90%以上。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),第2氣體阻隔層的厚度較佳為5nm~20μm的范圍。若厚度未達(dá)5nm,則膜缺陷較多,無法獲得充分的防濕效果(氣體阻隔效果)。于厚度超過20μm的情形時(shí),雖然理論上防濕效果較高,但內(nèi)部應(yīng)力較大而變得容易破裂,無法獲得所需的防濕效果,又,于基材340為具有可撓性的材料的情形時(shí),有因成膜后的彎曲或拉伸等外部因素,于第2氣體阻隔層中產(chǎn)生龜裂等損傷之虞。
于第2氣體阻隔層為多層膜的情形時(shí),由于氣體阻隔構(gòu)件具有充分的氣體阻隔性能,故而第2氣體阻隔層的水蒸氣穿透率較佳為10-2g·m-2·day-1以下。于該情形時(shí),第2膜的水蒸氣穿透率亦可超過10-2g·m-2·day-1。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第2實(shí)施形態(tài)]
對氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第2實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。氣體阻隔構(gòu)件的制造方法圖9如所示,主要具有如下步驟:于具有凹凸圖案的模具的凹凸圖案上,通過干式工藝而形成第1膜的步驟T1;于模具的第1膜側(cè)接合基材的步驟T3;及將模具自第1膜剝離的步驟T4。亦可具有于接合步驟T3之前,于形成于模具上的第1膜上或基材的與第1膜接合的面上涂布接著劑的步驟T2。以下,首先對具有凹凸圖案的模具及其制造方法進(jìn)行說明,對上述各步驟T1~T4,一面參照圖10(a)~(d)一面依序進(jìn)行說明。
<具有凹凸圖案的模具>
作為第2實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中所使用的模具,可使用與上述第1實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中所使用的模具相同的模具。
<第1膜形成步驟>
于第2實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中,首先,如圖10(a)所示,于上述具有凹凸圖案的模具140的凹凸圖案面形成第1膜360作為第1氣體阻隔層(圖9的步驟T1)。通過使用蒸鍍、濺鍍等物理氣相沈積(PVD)法、化學(xué)氣相沈積(CVD)法等公知的干式工藝,將金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物等無機(jī)材料于模具140的凹凸圖案面成膜,由此可形成第1膜360。此種通過干式工藝而形成的第1膜360的水蒸氣穿透率較低,具有較高的氣體阻隔性能。
例如可通過如于氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)中所說明的濺鍍、電子束加熱蒸鍍法、大氣壓電漿CVD等而形成第1膜360。
為了提高以上述方法而形成的第1膜360與下述接著劑層330的密接性,亦可于第1膜360上設(shè)置表面改質(zhì)層。表面改質(zhì)層可通過與上述氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)中于第1膜60上設(shè)置表面改質(zhì)層的情形相同的材料及方法而形成。
<接著劑涂布步驟>
繼而,如圖10(b)所示,將接著劑涂布于基材340上而形成接著劑層330(圖9的步驟T2)。例如,如圖11(a)所示,于模嘴涂布機(jī)320的前端附近送入基材340,并自模嘴涂布機(jī)320噴出接著劑,由此可于基材340上形成接著劑層330。就量產(chǎn)性的觀點(diǎn)而言,較佳為一面連續(xù)地搬送基材340,一面利用設(shè)置于特定位置的模嘴涂布機(jī)320連續(xù)地將接著劑涂布于基材340上。作為接著劑的涂布方法,可使用與上述氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1變形形態(tài)中的接著劑的涂布方法相同的涂布方法。
于在基材340上涂布接著劑的情形時(shí),亦可于上述第1膜形成步驟的前進(jìn)行接著劑涂布步驟。于在基材340上涂布接著劑前,為了提高基材340與接著劑層330的密接性,亦可于基材340上設(shè)置表面改質(zhì)層。表面改質(zhì)層可與形成于第1膜360上的情形相同地通過對基材340的表面進(jìn)行偶合劑的涂布、或電漿處理、電暈處理、準(zhǔn)分子照射處理、UV/O3處理等利用能量線的處理等而形成。又,關(guān)于接著劑層330,亦可形成于第1膜360上代替形成于基材340上。
<接合步驟>
繼而,通過使形成有第1膜360的模具140重疊并壓抵于形成有接著劑層330的基材340,如圖10(c)所示,經(jīng)由接著劑層330將第1膜360與基材340接合(圖9的步驟T3)。例如,如圖11(a)所示,通過于按壓輥22與于其正下方搬送的形成有接著劑層330的基材340之間,送入形成有第1膜360的膜狀模具140,可使第1膜360與基材340重疊密接。即,于通過按壓輥22將膜狀模具140上的第1膜360壓抵于基材340時(shí),一面同時(shí)搬送膜狀模具140與基材340,一面使膜狀模具140上的第1膜360被覆(重疊)于基材340及接著劑層330的表面。此時(shí),通過將按壓輥22壓抵于膜狀模具140的背面(與形成有凹凸圖案的面相反之側(cè)的面),一面使膜狀模具140上的第1膜360與于基材340上的接著劑層330行進(jìn),一面進(jìn)行密接。再者,于朝向按壓輥22送入膜狀模具140時(shí),較便利的是自于上述第1膜形成步驟中用以卷取膜狀模具140的卷取輥14(參照圖7)直接卷出膜狀模具140而使用。進(jìn)而,如上所述般使第1膜360與接著劑層330密接后,使接著劑層330硬化。接著劑層330可通過如圖11(a)所示般使用UV燈25等向接著劑層330照射紫外線等能量線而進(jìn)行硬化。由此,第1膜360經(jīng)由接著劑層330而接合固定于基材340上。
于此種使用按壓輥22的輥壓工藝中,由于基材340上的接著劑層330與膜狀模具140上的第1膜360進(jìn)行線接觸,故而具有如下等優(yōu)點(diǎn):可減小接合壓力及剝離力,容易應(yīng)對大面積化,由于可遍及基材340的整個(gè)面而均勻地按壓膜狀模具140,故而第1膜360可經(jīng)由接著劑層330而均勻地密接于基材340,從而抑制密接不良。
作為按壓輥22,可使用與上述氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)中的按壓輥22a、22b相同的輥。又,為了抵抗利用按壓輥22施加的壓力,能夠以與按壓輥22相對向并夾持基板340的方式設(shè)置支持輥,或亦可設(shè)置支持基板340的支持臺。
<剝離步驟>
于將第1膜360與基材340上接合后,如圖10(d)所示,自第1膜360將模具140剝離(圖9的步驟T4)。作為模具的剝離方法,可采用公知的剝離方法。于使用具有凸部及凹部為細(xì)長形狀且具有傾斜較平緩的波形構(gòu)造的凹凸圖案的模具的情形時(shí),有模具剝離時(shí)的脫模性良好的優(yōu)點(diǎn)。又,由于硬化后的接著劑層330將基材340與第1膜360牢固地接合,故而不存在第1膜360的一部分于附著于模具140的狀態(tài)下自基材340剝離的情形。于使用輥壓工藝的情形時(shí),剝離力可小于壓制式,第1膜360不會殘留于模具140而可容易地將模具140自第1膜360剝離。進(jìn)而,為了提高模具的剝離性,亦可使用剝離輥。如圖11(a)所示,將剝離輥23設(shè)置于按壓輥22的下游側(cè),通過剝離輥23,一面對基材340及接著劑層330施力,一面旋轉(zhuǎn)支持膜狀模具140及第1膜360,由此可于按壓輥22與剝離輥23間的距離內(nèi)維持第1膜360附著于接著劑層330的狀態(tài)(一定時(shí)間)。然后,通過以于剝離輥23的下游側(cè)將膜狀模具140提拉至剝離輥23的上方的方式變更膜狀模具140的進(jìn)路,而將膜狀模具140自第1膜360剝離。于剝離模具140后的第1膜360上形成有按照形成于模具140的表面的凹凸圖案的凹凸圖案380。
以上述方式可制造如圖8(a)所示的于基材340上形成第1膜360,且于基材340與第1膜360之間形成有接著劑層330的氣體阻隔構(gòu)件300。
又,可與上述氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第1實(shí)施形態(tài)相同地于氣體阻隔構(gòu)件300的第1膜360的表面形成被覆層,亦可對第1膜360的表面(于形成被覆層的情形時(shí)為被覆層的表面)進(jìn)行疏水化處理,或形成保護(hù)層,或設(shè)置各種功能層。亦可使用金屬模具、石英模具等硬質(zhì)的模具代替膜狀的模具。
本實(shí)施形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法中,通過如上所述般使形成于模具的凹凸圖案面的第1膜接合于基材上后,將模具自第1膜剝離,可形成通過干式工藝而形成且具有依據(jù)模具的凹凸圖案的凹凸圖案的第1膜。通常,于在通過干式工藝而形成的膜上形成凹凸圖案的情形時(shí)使用光微影法,但于本實(shí)施形態(tài)的制造方法中,由于可不使用產(chǎn)生大量廢液的光微影法而形成凹凸圖案,故而對環(huán)境的負(fù)荷較小。進(jìn)而,于本實(shí)施形態(tài)的制造方法中,通過使用輥壓工藝,可高速且連續(xù)地生產(chǎn)具有凹凸圖案的構(gòu)件,亦有生產(chǎn)效率較高的優(yōu)點(diǎn)。又,于使用具有凹凸圖案的模具制造具有凹凸圖案的構(gòu)件的情形時(shí),通常可使用如下方法:通過濕式工藝將相對具有流動性的轉(zhuǎn)印材料涂布于基材上,并將模具的凹凸圖案面壓抵于其上的方法;或于模具的凹凸圖案上涂布相對具有流動性的轉(zhuǎn)印材料而于凹凸圖案內(nèi)使轉(zhuǎn)印材料滲透后,將其轉(zhuǎn)印于其他構(gòu)件的方法。于該情形時(shí),所形成的具有凹凸圖案的膜的功能由于受到該等轉(zhuǎn)印工藝的限制,因此存在無法獲得具有所需功能的膜的情形。相對于此,于本實(shí)施形態(tài)的制造方法中,使用干式工藝使無機(jī)材料沈積于凹凸圖案上,并將其轉(zhuǎn)印于其他構(gòu)件,由此可制造具有所需功能的構(gòu)件。
通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法制造的氣體阻隔構(gòu)件由于具備通過干式工藝而形成的第1膜作為第1氣體阻隔層,故而具有優(yōu)異的氣體阻隔性能。因此,通過本實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件與通過第1實(shí)施形態(tài)的制造方法而制造的氣體阻隔構(gòu)件相同地可適宜地用于有機(jī)EL元件、液晶顯示元件、太陽電池、包裝用途等,進(jìn)而,亦有易于保管的優(yōu)點(diǎn)。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第3變形形態(tài)]
亦可于實(shí)施上述第2實(shí)施形態(tài)的制造方法的第1膜形成步驟后,于模具上的第1膜上進(jìn)而形成1層以上的其他膜。1層以上的其他膜分別可通過與第1膜相同的干式工藝而形成,亦可通過涂布法等濕式工藝而形成。于本變形形態(tài)中,第1膜與形成于其上的1層以上的其他膜構(gòu)成第1氣體阻隔層。進(jìn)而,亦可使該等通過濕式工藝而形成的膜含有紫外線吸收材料。
亦可使用硅、鈦等烷氧化物等作為上述無機(jī)材料的前驅(qū)物(溶膠凝膠法)。又,亦可使用聚硅氮烷作為無機(jī)材料的前驅(qū)物。
于第3變形形態(tài)中的接合步驟(T3)中,第1膜與基材經(jīng)由上述1層以上的其他膜而進(jìn)行接合。于本案發(fā)明中,表述為「于模具的第1膜側(cè)接合基材」的原因在于,期望不僅包括第1膜與基材直接或經(jīng)由接著劑層進(jìn)行接合的情形,亦包括經(jīng)由其他1層以上的其他膜進(jìn)行接合的情形。
[氣體阻隔構(gòu)件的制造方法的第4變形形態(tài)]
本變形形態(tài)的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法除具有上述第2實(shí)施形態(tài)的制造方法的各步驟以外,亦具有于基材上形成第2膜作為第2氣體阻隔層的步驟。第2膜形成步驟于接著劑涂布步驟的前實(shí)施。再者,于接著劑涂布步驟中于形成于模具上的第1膜上形成接著劑層的情形時(shí),第2膜形成步驟只要于接合步驟之前即可,亦可于接著劑涂布步驟之后。第2膜可通過上述干式工藝或濕式工藝而形成。
于形成第2膜的情形時(shí),后續(xù)的接著劑涂布步驟、接合步驟、剝離步驟亦可與上述第2實(shí)施形態(tài)的制造方法相同地進(jìn)行。例如,如圖11(b)所示,使用模嘴涂布機(jī)320將接著劑涂布于形成于基材340上的第2膜370上而形成接著劑層330(接著劑涂布步驟),繼而,于按壓輥22、與形成有于其正下方搬送的第2膜370及接著劑層330的基材340之間,送入形成有第1膜360的膜狀模具140,由此經(jīng)由接著劑層330使第1膜360與第2膜370密接,并通過對接著劑層330照射紫外線等使其硬化而將第1膜360接合、固定于第2膜370上(接合步驟),繼而,通過將模具140提拉至剝離輥23的上方,將第1膜360自模具140剝離(剝離步驟)。由此,如圖8(b)所示,可制造如下氣體阻隔構(gòu)件300a,其于基材340上依序形成第2膜370與第1膜360,且具有于第1膜360與第2膜370之間形成有接著劑層330的凹凸圖案380。
為了提高第2膜370與接著劑層330間的密接性,亦可于第2膜370上設(shè)置表面改質(zhì)層。表面改質(zhì)層可使用與形成于第1膜370上的情形相同的材料及方法而形成。
再者,亦可于第2膜上進(jìn)而形成1層以上的其他膜。形成于第2膜上的1層以上的其他膜分別可通過干式工藝而形成,亦可通過濕式工藝而形成。于該情形時(shí),第2膜與形成于其上的1層以上的其他膜構(gòu)成第2氣體阻隔層。
[發(fā)光元件]
其次,對使用通過上述實(shí)施形態(tài)及變形形態(tài)的制造方法而獲得的具有凹凸圖案的氣體阻隔構(gòu)件制造的發(fā)光元件的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。如圖12(a)、(b)及圖13(a)、(b)所示,發(fā)光元件200、200a、400、400a于氣體阻隔構(gòu)件100、100a、300、300a上依序具備第1電極層92、有機(jī)層94及第2電極層98。再者,氣體阻隔構(gòu)件100由基材40、第2膜70及第1膜60所構(gòu)成,氣體阻隔構(gòu)件100a由基材40、第2膜70、接著劑層30及第1膜60所構(gòu)成,氣體阻隔構(gòu)件300由基材340、接著劑層330及第1膜360所構(gòu)成,氣體阻隔構(gòu)件300a由基材340、第2膜370、接著劑層330及第1膜360所構(gòu)成。發(fā)光元件200、200a、400、400a亦可進(jìn)而具備密封構(gòu)件101與密封接著劑層103。
<第1電極>
第1電極92為了使來自形成于其上的有機(jī)層94的光穿透至基材40側(cè),可設(shè)為具有穿透性的透明電極。又,第1電極92較理想為以使形成于第1膜60的表面的凹凸圖案維持于第1電極92的表面的方式積層。
作為第1電極的材料,例如可使用氧化銦、氧化鋅、氧化錫、及作為該等的復(fù)合體的銦錫氧化物(ITO)、金、鉑、銀、銅。該等之中,就透明性與導(dǎo)電性的觀點(diǎn)而言,較佳為ITO。第1電極92的厚度較佳為20~500nm的范圍。
<有機(jī)層>
有機(jī)層94形成于第1電極92上。有機(jī)層94只要為可用作有機(jī)EL元件的有機(jī)層,則并無特別限制,可適當(dāng)利用公知的有機(jī)層。
有機(jī)層94的表面(有機(jī)層94與第2電極98的界面)亦可如圖12(a)、(b)及圖13(a)、(b)所示,維持形成于第1膜60、360的表面的凹凸圖案。或者,有機(jī)層94的表面亦可不維持形成于第1膜60、360的表面的凹凸圖案,其表面較平坦。于有機(jī)層94的表面維持形成于第1膜60、360的表面的凹凸圖案的情形時(shí),由第2電極98所引起的電漿子吸收減少,光的提取效率提高。此處,作為電洞傳輸層的材料,可列舉:酞青衍生物、萘酚菁衍生物、卟啉衍生物、N,N'-雙(3-甲基苯基)-(1,1'-聯(lián)苯)-4,4'-二胺(TPD)或4,4'-雙[N-(萘基)-N-苯基-胺基]聯(lián)苯(α-NPD)等芳香族二胺化合物、惡唑、惡二唑、三唑、咪唑、咪唑酮、茋衍生物、吡唑啉衍生物、四氫咪唑、多芳基烷烴、丁二烯、4,4',4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基)三苯基胺(m-MTDATA),但并不限定于該等。又,發(fā)光層為了使自第1電極92注入的電洞與自第2電極98注入的電子進(jìn)行再結(jié)合并發(fā)光而設(shè)置。作為發(fā)光層可使用的材料,可使用:蒽、萘、芘、稠四苯、蔻、苝、酞苝、萘苝、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、惡二唑、雙苯并惡唑啉、二苯乙烯、環(huán)戊二烯、羥基喹啉鋁錯(cuò)合物(Alq3)等有機(jī)金屬錯(cuò)合物、三(對聯(lián)三苯-4-基)胺、1-芳基-2,5-二(2-噻吩基)吡咯衍生物、吡喃、喹吖啶酮、紅螢烯、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯基芳烴衍生物、二苯乙烯基胺衍生物及各種熒光色素等。又,亦較佳為將選自該等化合物中的發(fā)光材料適當(dāng)混合而使用。又,亦可適宜地使用顯示來自自旋多重態(tài)的發(fā)光的材料、例如產(chǎn)生磷光發(fā)光的磷光發(fā)光材料、及分子內(nèi)的一部分具有由該等所構(gòu)成的部位的化合物。再者,上述磷光發(fā)光材料較佳為包含銥等重金屬。亦可將上述發(fā)光材料摻雜于載子移動率較高的主體材料中作為客體材料,并利用偶極-偶極相互作用(Forster機(jī)構(gòu))、電子交換相互作用(Dexter機(jī)構(gòu))而使之發(fā)光。又,作為電子傳輸層的材料,可列舉:硝基取代茀衍生物、二苯醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘苝等雜環(huán)四羧酸酐、碳二酰亞胺、亞茀基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷及蒽酮衍生物、惡二唑衍生物、羥基喹啉鋁錯(cuò)合物(Alq3)等有機(jī)金屬錯(cuò)合物等。進(jìn)而,于上述惡二唑衍生物中,將惡二唑環(huán)的氧原子取代為硫原子而成的噻二唑衍生物、作為拉電子基而為人所知的具有喹惡啉環(huán)的喹惡啉衍生物亦可用作電子傳輸材料。進(jìn)而,亦可使用將該等材料導(dǎo)入至高分子鏈中、或?qū)⒃摰炔牧献鳛楦叻肿拥闹麈湹母叻肿硬牧?。再者,電洞傳輸層或者電子傳輸層亦可兼具發(fā)光層的作用。
進(jìn)而,就使來自第2電極98的電子注入變?nèi)菀椎挠^點(diǎn)而言,亦可于有機(jī)層94與第2電極98之間設(shè)置由氟化鋰(LiF)、Li2O3等金屬氟化物或金屬氧化物、Ca、Ba、Cs等活性較高的堿土金屬、有機(jī)絕緣材料等所構(gòu)成的層作為電子注入層。又,就使來自第1電極92的電洞注入變?nèi)菀椎挠^點(diǎn)而言,亦可于有機(jī)層94與第1電極92之間設(shè)置由三唑衍生物、惡二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷烴衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代查耳酮衍生物、惡唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、茀酮衍生物、腙衍生物、茋衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、或?qū)щ娦愿叻肿拥途畚?、尤其是噻吩低聚物等所?gòu)成的層作為電洞注入層。
又,于有機(jī)層94為由電洞傳輸層、發(fā)光層、及電子傳輸層所構(gòu)成的積層體的情形時(shí),較佳為電洞傳輸層、發(fā)光層、及電子傳輸層的厚度分別為1~200nm的范圍、5~100nm的范圍、及5~200nm的范圍。
<第2電極>
第2電極98形成于有機(jī)層94上。作為第2電極98,可適當(dāng)使用功函數(shù)較小的物質(zhì),并無特別限定,例如可設(shè)為鋁、MgAg、MgIn、AlLi等金屬電極。又,第2電極98的厚度較佳為50~500nm的范圍。又,第2電極98亦能夠以維持形成于第1膜60的表面的凹凸圖案的方式進(jìn)行積層。又,作為利用金屬形成的第2電極98的鏡面反射對策,亦可于第2電極98上設(shè)置偏光板。
<密封構(gòu)件>
密封構(gòu)件101與基材40、340對向而設(shè)置,且于與基材40、340之間形成空間(密封空間)105。第1電極92、有機(jī)層94、及第2電極98位于該密封空間105內(nèi)。密封構(gòu)件101可使用密封接著劑層103而固定于基材40、340上。密封接著劑層103于圖12(a)、(b)及圖13(a)、(b)的Z方向(基材40、340的法線方向),位于基材40、340與密封構(gòu)件101之間,且于XY方向(基材40、340的面內(nèi)方向)以包圍有機(jī)層94的方式保持位置。通過密封構(gòu)件101及密封接著劑層103,防止水分或氧氣滲入至密封空間105內(nèi)。由此,抑制有機(jī)層94等的劣化,提高發(fā)光元件200、200a、400、400a的壽命。又,為了有效地提取自有機(jī)層94發(fā)射的光,較佳為密封接著劑層103不與有機(jī)層94接觸,且密封接著劑層103距有機(jī)層94隔開特定的間隔而形成。上述特定的間隔例如較佳為1μm以上。
密封構(gòu)件101的材料只要為氣體阻隔性較高的材料即可,例如可使用包裝材料等中所使用的公知的氣體阻隔性膜、例如將氧化硅或氧化鋁蒸鍍而成的塑料膜、陶瓷層與沖擊緩和聚合物層的積層物、將聚合物膜層壓而成的金屬箔、玻璃制或金屬制的密封罐、刻蝕玻璃等。
作為密封接著劑層103的材料,可并無限制地使用對玻璃、又,塑料基板等通常使用的任意接著劑,可使用上述可用作接著劑層30的材料的任意材料。
密封空間105亦可由非活性氣體等充滿。作為非活性氣體,除N2以外,可較佳地使用He、Ar等稀有氣體,亦較佳為混合有He與Ar的稀有氣體,非活性氣體于氣體中所占的比率較佳為90~100體積%。又,密封空間105可填充固體狀或液體狀的樹脂、玻璃、氟系等非活性油或凝膠材料等填充劑。該等填充劑較理想為透明或白濁。進(jìn)而,可于密封空間105內(nèi)配置吸水性的物質(zhì),例如可使用氧化鋇等作為吸水性的物質(zhì)。具體而言,例如可通過使用附有黏著劑的氟樹脂系半穿透膜(MICROTEX S-NTF8031Q,日東電工制造)等將Aldrich公司制造的高純度氧化鋇粉末貼附于密封構(gòu)件101,而配置于密封空間105內(nèi)。除此以外,亦可較佳地使用Japan GORE-TEX股份有限公司、雙葉電子股份有限公司等所銷售的吸水性物質(zhì)。
進(jìn)而,于發(fā)光元件200、200a、400、400a中,亦可于與基材40、340的形成有第1膜60、360等的側(cè)的面相反之側(cè)的面(成為發(fā)光元件的光的提取面的面)設(shè)置光學(xué)功能層。作為光學(xué)功能層,只要為可用以提取發(fā)光元件的光即可,并無特別限制,可使用具有可控制光的折射、或聚光、擴(kuò)散(散射)、繞射、反射等而將光提取至元件的外側(cè)的構(gòu)造的任意光學(xué)構(gòu)件。作為此種光學(xué)功能層,例如亦可使用半球透鏡之類的凸透鏡、凹透鏡、菲涅耳透鏡、棱鏡透鏡、圓柱狀透鏡、雙凸型透鏡、由可通過與上述具有凹凸構(gòu)造層的氣體阻隔構(gòu)件的制造方法相同的方法而形成的凹凸層所構(gòu)成的微透鏡等各種透鏡構(gòu)件、于透明體上捏合有擴(kuò)散材的擴(kuò)散片、擴(kuò)散層、表面具有凹凸構(gòu)造(凹凸圖案)的擴(kuò)散片、擴(kuò)散板、繞射光柵、具有抗反射功能的構(gòu)件等。該等之中,就可更高效率地提取光的方面而言,較佳為透鏡構(gòu)件。又,作為此種透鏡構(gòu)件,可使用多個(gè)透鏡構(gòu)件,于該情形時(shí),亦可將微細(xì)的透鏡構(gòu)件排列而形成所謂微透鏡(數(shù)組)。光學(xué)功能層亦可使用市售品。通過設(shè)置此種光學(xué)功能層,可抑制通過基材40、340內(nèi)的光于基材40、340(包含光學(xué)功能層)與空氣的界面處進(jìn)行全反射而提高光提取效率。
本實(shí)施形態(tài)的發(fā)光元件200、200a、400、400a由于使用具有優(yōu)異的氣體阻隔性的氣體阻隔構(gòu)件100、100a、300、300a,故而防止由水分或氧氣所引起的劣化而為長壽命。又,由于第1膜60、360形成有作為繞射光柵而發(fā)揮作用的凹凸圖案,故而發(fā)光元件200、200a、400、400a具有優(yōu)異的發(fā)光特性。
以上,通過實(shí)施形態(tài)及變形形態(tài)而對本發(fā)明進(jìn)行了說明,但通過本發(fā)明的制造方法而制造的具有凹凸構(gòu)造的構(gòu)件并不限定于上述實(shí)施形態(tài)及變形形態(tài),可于申請專利范圍內(nèi)所記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)適當(dāng)加以改變。例如,通過本發(fā)明的制造方法而制造的具有凹凸構(gòu)造的構(gòu)件并不限定于光學(xué)元件中所使用的氣體阻隔構(gòu)件。即,通過本發(fā)明的制造方法,可制造于基材上形成有具有特定功能的第1功能層(第1膜)及第2功能層(第2膜)的各種功能性構(gòu)件、或于基材上通過干式工藝而形成有具有特定功能的層(第1膜)的各種功能性構(gòu)件。作為功能層,可例示:光反射層、光散射層、絕緣層、電極圖案層、導(dǎo)電層、防霧層、隔熱層、防污層、光波導(dǎo)層、介電層、無反射層、低反射層、偏光功能層、光繞射層、親水層、撥水層等。
[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]
本發(fā)明的第1樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法由于對第1膜及第2膜的材料及成膜方法限制較少,故而可制造具有優(yōu)異的功能的功能性構(gòu)件。又,本發(fā)明的第2樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法可簡便地制造通過干式工藝而形成且具備表面形成有凹凸圖案的膜的構(gòu)件。該等本發(fā)明的制造方法由于不使用產(chǎn)生大量廢液的光微影法,而通過將模具的凹凸圖案轉(zhuǎn)印而形成具有凹凸圖案的構(gòu)件,故而對環(huán)境的負(fù)荷較小,生產(chǎn)效率亦較高。尤其是于第1樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,形成氣體阻隔性能較高的膜作為第1膜及第2膜,或于第2樣式的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法中,通過干式工藝而形成氣體阻隔性能較高的膜,由此可制造氣體阻隔構(gòu)件。使用此種氣體阻隔構(gòu)件的有機(jī)EL元件抑制由濕氣或氧氣等氣體所引起的劣化而為長壽命,且具有較高的發(fā)光效率。通過本發(fā)明的制造方法而獲得的氣體阻隔構(gòu)件除可適宜地用于有機(jī)EL元件以外,亦可適宜地用于液晶顯示元件、太陽電池等各種器件的光學(xué)基板、或微透鏡數(shù)組、納米棱鏡數(shù)組、光波導(dǎo)等光學(xué)元件、透鏡等光學(xué)零件、LED、太陽電池、抗反射膜、半導(dǎo)體芯片、晶格介質(zhì)(patterned media)、數(shù)據(jù)儲存器、電子紙、LSI等的制造、物品的包裝、用于防止食品或工業(yè)用品及醫(yī)藥品等的變質(zhì)的包裝構(gòu)件、免疫分析芯片、及細(xì)胞培養(yǎng)片等生物領(lǐng)域等中的用途。又,本發(fā)明的具有凹凸圖案的構(gòu)件的制造方法亦可用于氣體阻隔構(gòu)件以外的具有各種功能的構(gòu)件的制造。