[发明专利]气体阻隔膜及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体阻隔膜及使用气体阻隔膜的电子设备。 

背景技术

目前，在塑料基板及树脂膜的表面叠层包含氧化铝、氧化镁、氧化硅等金属氧化物薄膜的多个层而形成的气体阻隔膜被广泛用于需要阻断水蒸气及氧等各种气体的物品的包装用途、例如用于防止食品或工业用品及医药品等的变质的包装用途。 

另外，气体阻隔膜除包装用途以外，还有望应用于密封具有柔性的太阳能电池元件、有机电致发光(EL)元件、液晶显示元件等电子器件的用途，并进行了大量的研究。但是，关于这些电子器件的密封，要求玻璃基体材料水平的非常高的气体阻隔性，因此，目前仍未得到具有充分的性能的气体阻隔膜。 

作为形成气体阻隔膜的方法，已知一边在减压下用氧等离子体对四乙氧基硅烷(TEOS)所代表的有机硅化合物进行氧化一边在基板上形成无机膜的化学沉积法(等离子体CVD法：Chemical Vapor Deposition)及在氧的存在下使用半导体激光使金属Si蒸发而在基板上沉积无机膜的物理沉积法(真空蒸镀法及溅射法)这样的气相法。 

这些利用气相法的无机膜成膜方法被用作形成氧化硅及氮化硅、氮氧化硅等无机膜的优选的技术，进行有大量用于得到良好的气体阻隔性的无机膜的组成范围的研究及含有这些无机膜的层构成的研究。但是，未实现确定气体阻隔性特别良好的组成范围及层构成。 

另外，如上所述的气相法形成不具有针孔或开裂等缺陷的无机膜非常困难，例如需要极端地降低制膜速率来抑制缺陷的生成。因此，在要求生产率的工业水平方面，无法得到具有电子器件的密封中所要求的气体阻隔性的气体阻隔膜。另外，也进行有单纯地增加利用气相法形成的无机膜的膜厚或叠层多个无机膜这样的研究，但由于缺陷连续生长或反而开裂增加，因此，未 实现气体阻隔性的提高。 

与此相对，也进行有以下的研究：以在通过气相法成膜的无机膜上叠层有机膜的方式交替形成多层无机膜和有机膜，由此，在不使无机膜的缺陷连续生长的情况下确保无机膜的合计厚度，同时进一步通过谋求各无机膜的面内的缺陷位置不同导致的气体的透过路径长的增加的所谓迷宫效果来提高气体阻隔性。但是，现状是气体阻隔性不充分，而且制造工序变得复杂等、生产率相对于气体阻隔膜的性能显著低，因此，认为即使在成本方面也难以实用化。 

作为解决上述课题的方法之一，进行有利用热处理法等对通过将无机前体化合物的溶液涂布在基体材料上并干燥而形成的涂膜进行改性来提高其涂膜的气体阻隔性而制成气体阻隔层的技术研究。特别是也进行有通过使用聚硅氮烷作为无机前体化合物来使其表现出高气体阻隔性的研究。 

聚硅氮烷为以-(SiH₂-NH)-为基本结构的化合物(例如全氢聚硅氮烷)。若在氧化性气氛中对聚硅氮烷实施加热处理或湿热处理，则经由氮氧化硅变为氧化硅。此时，已知通过气氛中的氧或水蒸气产生从氮向氧的直接的取代，因此，在体积收缩较少的状态下变为氧化硅，因此，可得到体积收缩导致的膜中缺陷少的较致密的膜。另外，也可以通过控制气氛的氧化性来得到较致密的氮氧化硅膜。 

然而，通过对聚硅氮烷进行热改性或湿热改性来形成致密的氮氧化硅膜或者氧化硅膜的气体阻隔层需要450℃以上的高温，因此，不可能在塑料等柔性基板(树脂基体材料)上形成该气体阻隔层。 

作为解决该问题的方法，提出有通过对涂布聚硅氮烷溶液而形成的涂膜进行真空紫外线照射来实施改性，由此形成氮氧化硅膜或者氧化硅膜的方法。使用具有比聚硅氮烷的各原子结合大的能量的被称为真空紫外线(以下也称为“VUV”、“VUV光”)的光能(波长100～200nm)，通过被称为光量子工艺的仅光子的作用一边直接切断原子的结合一边进行利用活性氧或臭氧的氧化反应，由此可在较低温下形成氮氧化硅膜或者氧化硅膜。 

在非专利文献1中公开有一种使用准分子灯对聚硅氮烷涂膜照射VUV光来制造气体阻隔膜的方法。但是，未详细研究气体阻隔膜的层构成及制造条件，得到的气体阻隔膜的气体阻隔性也远远不及电子器件所要求的气体阻隔性。