JP6295865B2 - Gas barrier film - Google Patents
Gas barrier film Download PDFInfo
- Publication number
- JP6295865B2 JP6295865B2 JP2014146329A JP2014146329A JP6295865B2 JP 6295865 B2 JP6295865 B2 JP 6295865B2 JP 2014146329 A JP2014146329 A JP 2014146329A JP 2014146329 A JP2014146329 A JP 2014146329A JP 6295865 B2 JP6295865 B2 JP 6295865B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- layer
- compound
- gas barrier
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、ガスバリア性フィルムに関する。より詳細には、本発明は、ガスバリア性フィルムにおいて、保存安定性(特に、高温高湿条件における保存安定性)を向上させるための技術に関する。 The present invention relates to a gas barrier film. More specifically, the present invention relates to a technique for improving storage stability (particularly storage stability under high temperature and high humidity conditions) in a gas barrier film.
食品、包装材料、医薬品などの分野で、従来から樹脂フィルムの表面に金属酸化物などの蒸着膜や樹脂などの塗布膜を設けた、比較的簡易な水蒸気や酸素などの透過を防ぐガスバリア性フィルムが知られている。また、近年、液晶表示素子(LCD)、太陽電池(PV)、有機エレクトロルミネッセンス(EL)などの電子デバイス分野においても、ガラス等と比較して、軽くて割れにくく、フレキシブル性を有する樹脂基材を用いたガスバリア性フィルムへの要望が高まっている。これらの電子デバイスにおいては、その使用形態から高温高湿下でも耐えうる、さらに高いレベルの水蒸気ガスバリア性が求められている。 In the fields of food, packaging materials, pharmaceuticals, etc., a gas barrier film that prevents the permeation of water vapor, oxygen, etc., which has been provided with a metal oxide deposition film or resin coating film on the surface of a resin film. It has been known. In recent years, in the field of electronic devices such as liquid crystal display elements (LCD), solar cells (PV), and organic electroluminescence (EL), resin substrates that are lighter and less likely to break than glass and the like have flexibility. There is a growing demand for gas-barrier films that use. These electronic devices are required to have a higher level of water vapor gas barrier properties that can withstand even under high temperature and high humidity, depending on their usage.
このようなガスバリア性フィルムを製造する方法としては、主に、ドライ法として、プラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法、化学蒸着法)によってフィルムなどの基材上にガスバリア層を形成する方法や、ウエット法として、ポリシラザンを主成分とする塗布液を基材上に塗布した後、塗膜に表面処理(改質処理)を施してガスバリア層を形成する方法が知られている。ドライ法とは異なり、ウェット法は大型の設備を必要とせず、さらに基材の表面粗さに影響されず、ピンホールもできないので、再現性良く均一なガスバリア膜を得る手法して注目されている。 As a method for producing such a gas barrier film, a gas barrier layer is mainly formed on a substrate such as a film by a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition) as a dry method. As a method for forming a gas barrier layer, a coating method containing polysilazane as a main component is applied on a substrate, and then a surface treatment (modification treatment) is performed on the coating film to form a gas barrier layer. Unlike the dry method, the wet method does not require large-scale equipment, is not affected by the surface roughness of the base material, and cannot be pinholed. Therefore, it has attracted attention as a method for obtaining a uniform gas barrier film with good reproducibility. Yes.
例えば、特許文献1には、基材上に遷移金属化合物(例えば、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムクロライド)を添加したポリシラザンの溶液を塗布し、乾燥させて形成した塗膜に、酸素または水分を実質的に含まない雰囲気下でエネルギー線(例えば、真空紫外光)照射を行うことによって形成されるガスバリア性フィルムが開示されている。当該文献によると、遷移金属化合物を添加することにより、短時間で改質が進行して、高いガスバリア性を有する窒素高濃度膜が形成される、とされている。 For example, in Patent Document 1, a coating material formed by applying a polysilazane solution to which a transition metal compound (for example, tris (dibutylsulfide) rhodium chloride) is added on a substrate and drying it is substantially free of oxygen or moisture. Disclosed is a gas barrier film formed by irradiating energy rays (for example, vacuum ultraviolet light) in an atmosphere that is not contained. According to the document, by adding a transition metal compound, reforming proceeds in a short time, and a nitrogen high-concentration film having high gas barrier properties is formed.
しかしながら、上記特許文献1に記載のガスバリア性フィルムは、高温高湿条件下に曝されると、ガスバリア性能が低下するという問題点を有していた。 However, the gas barrier film described in Patent Document 1 has a problem that the gas barrier performance deteriorates when exposed to high temperature and high humidity conditions.
そこで本発明は、保存安定性(特に、高温高湿条件における保存安定性)に優れたガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas barrier film excellent in storage stability (particularly, storage stability under high temperature and high humidity conditions).
本発明の上記課題は、以下の手段により達成される。
1.樹脂基材上に無機バリア層が積層されてなるガスバリア性フィルムであって、
前記無機バリア層は、
原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、塗布液を調製する工程と、
前記塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程と、
を含む製造方法により形成されてなり、
前記塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下である、ガスバリア性フィルム。
2.前記改質処理を行う工程は、酸素(O2)含有量が200〜10000体積ppmである雰囲気下で行われる、上記1に記載のガスバリア性フィルム。
3.前記金属化合物は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、ホウ素、(B)、鉄(Fe)、または銅(Cu)を含む、金属アルコキシドおよびβ−ジケトンを配位子として有する金属キレート化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記1または2に記載のガスバリア性フィルム。
4.前記原料ポリシラザン化合物と金属化合物との反応において、前記金属化合物に含まれる金属原子の割合は、前記原料ポリシラザン化合物に含まれるケイ素原子(Si)の総数に対し、2〜20%である、上記1〜3のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
5.樹脂基材上に無機バリア層が積層されてなるガスバリア性フィルムの製造方法であって、
原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、前記無機バリア層形成用の塗布液を調製する工程と、
前記塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程と、
を含み、
前記塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下である、ガスバリア性フィルムの製造方法。
6.電子デバイス本体と、
上記1〜4のいずれかに記載のガスバリア性フィルムまたは上記5に記載の製造方法により得られるガスバリア性フィルムと、
を有する、電子デバイス。
The above object of the present invention is achieved by the following means.
1. A gas barrier film in which an inorganic barrier layer is laminated on a resin substrate,
The inorganic barrier layer is
A step of reacting a raw material polysilazane compound and a metal compound to prepare a coating solution;
Applying the coating solution on a substrate and drying to form a coating film;
Irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light to perform a modification treatment;
Formed by a manufacturing method including
The dispersity Mw / Mn, which is the ratio of the weight average molecular weight Mw of the portion of the polysilazane compound corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more, contained in the coating solution, to the number average molecular weight Mn is 6 or less. Gas barrier film.
2. The gas barrier film according to 1 above, wherein the step of performing the reforming treatment is performed in an atmosphere having an oxygen (O 2 ) content of 200 to 10,000 ppm by volume.
3. The metal compound includes aluminum (Al), titanium (Ti), magnesium (Mg), boron, (B), iron (Fe), or copper (Cu), and a metal alkoxide and β-diketone as a ligand. 3. The gas barrier film according to 1 or 2 above, comprising at least one selected from the group consisting of metal chelate compounds.
4). In the reaction between the raw material polysilazane compound and the metal compound, the ratio of metal atoms contained in the metal compound is 2 to 20% with respect to the total number of silicon atoms (Si) contained in the raw material polysilazane compound. The gas-barrier film in any one of -3.
5. A method for producing a gas barrier film in which an inorganic barrier layer is laminated on a resin substrate,
Reacting a raw material polysilazane compound and a metal compound to prepare the coating liquid for forming the inorganic barrier layer;
Applying the coating solution on a substrate and drying to form a coating film;
Irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light to perform a modification treatment;
Including
The dispersity Mw / Mn, which is the ratio of the weight average molecular weight Mw of the portion of the polysilazane compound corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more, contained in the coating solution, to the number average molecular weight Mn is 6 or less. A method for producing a gas barrier film.
6). An electronic device body;
The gas barrier film according to any one of 1 to 4 or the gas barrier film obtained by the production method according to 5;
Having an electronic device.
本発明によれば、保存安定性(特に、高温高湿条件における保存安定性)に優れたガスバリア性フィルムバリアを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier film barrier excellent in storage stability (particularly storage stability under high temperature and high humidity conditions).
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみには制限されない。 Embodiments of the present invention will be described below, but the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments.
<ガスバリア性フィルム>
本発明の一形態に係るガスバリア性フィルムは、樹脂基材上に無機バリア層が積層されてなる。無機バリア層は、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、塗布液を調製する工程と、塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程とを含む製造方法により形成されてなる。そして、塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下であることを特徴とする。
<Gas barrier film>
The gas barrier film according to one embodiment of the present invention is formed by laminating an inorganic barrier layer on a resin base material. The inorganic barrier layer comprises a step of reacting a raw material polysilazane compound and a metal compound to prepare a coating solution, a step of applying the coating solution on a substrate and drying to form a coating film; It is formed by a manufacturing method including a step of performing a modification treatment by irradiating vacuum ultraviolet light. And the dispersion degree Mw / Mn which is a ratio of the mass average molecular weight Mw of the polysilazane compound corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more and the number average molecular weight Mn contained in the coating solution is 6 or less. It is characterized by that.
また、本発明の他の一形態によると、上述のような樹脂基材上に無機バリア層が積層されてなるガスバリア性フィルムの製造方法が提供される。当該製造方法は、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、無機バリア層形成用の塗布液を調製する工程と、塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程とを含む。そして、塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下であることを特徴とする。 Moreover, according to the other one form of this invention, the manufacturing method of the gas-barrier film by which an inorganic barrier layer is laminated | stacked on the above resin base materials is provided. In the production method, a raw material polysilazane compound and a metal compound are reacted to prepare a coating solution for forming an inorganic barrier layer, and the coating solution is applied on a substrate and dried to form a coating film. And a step of irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light to perform a modification treatment. And the dispersion degree Mw / Mn which is a ratio of the mass average molecular weight Mw of the polysilazane compound corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more and the number average molecular weight Mn contained in the coating solution is 6 or less. It is characterized by that.
本発明のガスバリア性フィルムは、上記構成とすることにより、優れた保存安定性を発揮することができる。特に高温高湿条件下に曝した後であっても、高いガスバリア性能を維持することができる。すなわち、本発明のガスバリア性フィルムは耐湿熱性に優れる。 The gas barrier film of the present invention can exhibit excellent storage stability by adopting the above configuration. High gas barrier performance can be maintained even after exposure to high temperature and high humidity conditions. That is, the gas barrier film of the present invention is excellent in heat and moisture resistance.
発明者らは、本発明の課題を解決すべく、鋭意研究を行った。そのなかで、無機バリア層を形成するための塗布液の調製方法と、ガスバリア性フィルムの保存安定性との関係に着目して詳細な検討を行った。そして、驚くべきことに、金属化合物の希釈液に原料ポリシラザンの希釈液を短時間で一気に添加した場合と、ある程度の時間をかけて少しずつ添加した場合とで、得られるガスバリア性フィルムの保存安定性に有意な差が見られることを見出した。そこで、これらの塗布液の性状について各種分析したところ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の結果より、金属化合物希釈液に原料ポリシラザン希釈液を少しずつ添加することによって調製した塗布液では、ポリシラザン化合物の分子量分布が、より低分子量範囲に偏っているということが判明した。また、一方で、ポリシラザン化合物の元素組成は、反応前のポリシラザン化合物とほとんど変化していないことも確認された。この結果より、ゆっくりと添加することにより、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とが何らかの反応をし、ポリシラザン化合物の低分子量化が起こるものと考えられた。 The inventors have intensively studied to solve the problems of the present invention. Among these, a detailed study was conducted focusing on the relationship between the preparation method of the coating liquid for forming the inorganic barrier layer and the storage stability of the gas barrier film. Surprisingly, the storage stability of the resulting gas barrier film can be obtained depending on whether the dilute solution of the raw material polysilazane is added to the dilute solution of the metal compound in a short period of time or when it is added little by little over a certain period of time. We found a significant difference in gender. Therefore, various analyzes were conducted on the properties of these coating solutions. From the results of gel permeation chromatography (GPC), in the coating solution prepared by gradually adding the raw polysilazane diluted solution to the metal compound diluted solution, It was found that the molecular weight distribution of was biased to a lower molecular weight range. On the other hand, it was also confirmed that the elemental composition of the polysilazane compound was hardly changed from the polysilazane compound before the reaction. From this result, it was considered that the slow addition of the raw material polysilazane compound and the metal compound caused some reaction to lower the molecular weight of the polysilazane compound.
さらに、本発明者らは、金属化合物希釈液に原料ポリシラザン希釈液を添加することによって得られた塗布液中の、ポリシラザン化合物の分子量分布と、ガスバリア性フィルムの保存安定性との関係について検討したところ、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下とすることにより、高温高湿条件に曝した後であっても十分なガスバリア性能を有するガスバリア性フィルムが得られることを見出し、本発明を完成させた。 Furthermore, the present inventors examined the relationship between the molecular weight distribution of the polysilazane compound and the storage stability of the gas barrier film in the coating solution obtained by adding the raw material polysilazane diluent to the metal compound diluent. However, when the dispersity Mw / Mn, which is the ratio of the mass average molecular weight Mw of the polysilazane compound corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more and the number average molecular weight Mn, is 6 or less, high temperature and high humidity. The present inventors have found that a gas barrier film having sufficient gas barrier performance can be obtained even after exposure to conditions.
このように、上記Mw/Mnを6以下とすることによって、保存安定性に優れたガスバリア性フィルムが得られる詳細なメカニズムは定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。塗布液中の数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下であるということは、塗布液中にポリシラザン化合物の粗大分子が少ないということを意味しうる。このように、ポリシラザン化合物の粗大分子が少ないと、ポリシラザン化合物に対し、金属化合物がより均一に分散されうる。改質反応は、金属原子を基点として行われるため、ポリシラザン化合物の改質がより均一に進行し、より均質かつ緻密なガスバリア層が得られうる。そのため、高温高湿条件に曝した場合であっても、劣化が起こりにくく、高いガスバリア性能を維持することが可能となるものと考えられる。なお、上記のメカニズムは推定によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら限定されるものではない。以下、本発明のガスバリア性フィルムの基本的な層構成について説明する。 Thus, although the detailed mechanism by which the gas barrier film excellent in storage stability is obtained by setting the Mw / Mn to 6 or less is not clear, the present inventors presume as follows. . The dispersion degree Mw / Mn, which is the ratio of the weight average molecular weight Mw of the polysilazane compound corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more in the coating solution, to the number average molecular weight Mn is 6 or less. It may mean that there are few coarse molecules of a polysilazane compound in a coating liquid. Thus, when there are few coarse molecules of a polysilazane compound, a metal compound can be disperse | distributed more uniformly with respect to a polysilazane compound. Since the reforming reaction is carried out using the metal atom as a base point, the modification of the polysilazane compound proceeds more uniformly, and a more homogeneous and dense gas barrier layer can be obtained. Therefore, even when exposed to high temperature and high humidity conditions, deterioration is unlikely to occur, and high gas barrier performance can be maintained. In addition, said mechanism is based on presumption and this invention is not limited to the said mechanism at all. Hereinafter, the basic layer structure of the gas barrier film of the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムの層構成を模式的に表す断面図概略図である。本発明では、図1のガスバリア性フィルム10のように、樹脂基材11上に特定の製造方法によって形成された無機バリア層12が積層された層構成を必須としている。これ以外にも、図1の形態では、樹脂基材11と無機バリア層12との間に、無機バリア層12とは別の、ガスバリア性を有する無機化合物層13を有している。すなわち、ガスバリア性フィルム10は、樹脂基材11上に、第1のバリア層としての無機化合物層13と、第2のバリア層としての無機バリア層12とが順次積層された構成を有する。なお、本発明では、無機化合物層13は任意の部材であるが、より高いレベルのガスバリア性能を付与するために、本発明に必須の無機バリア層12に加えて、1または2以上の無機化合物層13をバリア層として積層させることが好ましい。以下、本発明のガスバリア性フィルムの各構成要素について、詳細に説明する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a layer structure of a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. In the present invention, a layer configuration in which an inorganic barrier layer 12 formed by a specific manufacturing method is laminated on a resin base material 11 is essential as in the gas barrier film 10 of FIG. In addition to this, in the form of FIG. 1, an inorganic compound layer 13 having gas barrier properties different from the inorganic barrier layer 12 is provided between the resin base material 11 and the inorganic barrier layer 12. That is, the gas barrier film 10 has a configuration in which an inorganic compound layer 13 as a first barrier layer and an inorganic barrier layer 12 as a second barrier layer are sequentially laminated on a resin substrate 11. In the present invention, the inorganic compound layer 13 is an arbitrary member, but in order to provide a higher level of gas barrier performance, in addition to the inorganic barrier layer 12 essential to the present invention, one or two or more inorganic compounds are used. Layer 13 is preferably laminated as a barrier layer. Hereinafter, each component of the gas barrier film of the present invention will be described in detail.
[樹脂基材]
本発明に係るガスバリア性フィルムでは、基材として、樹脂基材(プラスチックフィルムまたはシート)が用いられ、無色透明な樹脂からなるフィルムまたはシート(樹脂基材)が好ましく用いられる。なお、本明細書では、「樹脂基材」を単に「基材」とも称する。樹脂基材としては、無機バリア層や、任意に設けられるハードコート層等を保持できるフィルムであれば材質、厚み等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。樹脂基材を構成する樹脂材料として、具体的には、ポリエステル樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、(メタ)アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
[Resin substrate]
In the gas barrier film according to the present invention, a resin substrate (plastic film or sheet) is used as the substrate, and a film or sheet (resin substrate) made of a colorless and transparent resin is preferably used. In the present specification, “resin base material” is also simply referred to as “base material”. The resin base material is not particularly limited as long as it is a film that can hold an inorganic barrier layer, an optional hard coat layer, or the like, and can be appropriately selected according to the purpose of use. Specifically, as a resin material constituting the resin base material, polyester resin (for example, polyethylene terephthalate), (meth) acrylic resin, (meth) acrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide , Fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, Examples include thermoplastic resins such as polysulfone resins, cycloolefin copolymers, fluorene ring-modified polycarbonate resins, alicyclic ring-modified polycarbonate resins, fluorene ring-modified polyester resins, and (meth) acryloyl compounds. It is.
また、本発明において、特開2012−116101号公報の段落「0056」〜「0075」や特開2013−226758号公報の段落「0124」〜「0136」などに開示されている樹脂基材も適宜採用される。 In the present invention, the resin base materials disclosed in paragraphs “0056” to “0075” of JP2012-116101A, paragraphs “0124” to “0136” of JP2013-226758A are also appropriately used. Adopted.
本発明に係るガスバリア性フィルムに用いられる樹脂基材の厚みは、用途によって適宜選択されるため特に制限がないが、典型的には1〜800μmであり、好ましくは5μm〜500μmであり、より好ましくは25〜250μmである。 The thickness of the resin substrate used in the gas barrier film according to the present invention is not particularly limited because it is appropriately selected depending on the use, but is typically 1 to 800 μm, preferably 5 μm to 500 μm, more preferably. Is 25 to 250 μm.
樹脂基材は、表面の平滑性が高いものが好ましい。表面の平滑性としては、平均表面粗さ(Ra)が2nm以下であるものが好ましい。下限は特にないが、実用上、0.01nm以上である。必要に応じて、樹脂基材の両面、少なくともバリア層を設ける側を研摩し、平滑性を向上させておいてもよい。 The resin base material preferably has a high surface smoothness. As the surface smoothness, those having an average surface roughness (Ra) of 2 nm or less are preferable. Although there is no particular lower limit, it is practically 0.01 nm or more. If necessary, both surfaces of the resin substrate, at least the side on which the barrier layer is provided, may be polished to improve smoothness.
また、樹脂基材上にアンカーコート層(易接着層)を形成してもよい。また、シランカップリング剤のように単分子レベル〜ナノレベルの薄膜を形成し、層界面で分子結合を形成できるような材料でアンカーコート層を設けることも、より高い密着性が期待できる点で好ましく用いることができる。また、樹脂基材上にさらに樹脂などから成る応力緩和層や樹脂基材の表面を平滑化するための平滑層、樹脂基材からのブリードアウトを防止するためのブリードアウト防止層などを別途設けてもよい。 Moreover, you may form an anchor coat layer (easy-adhesion layer) on a resin base material. In addition, it is also possible to expect higher adhesion by forming a thin film of monomolecular level to nano level like a silane coupling agent and providing an anchor coat layer with a material capable of forming a molecular bond at the layer interface. It can be preferably used. In addition, a stress relaxation layer made of resin, etc., a smoothing layer for smoothing the surface of the resin substrate, and a bleed-out prevention layer for preventing bleed-out from the resin substrate are additionally provided on the resin substrate. May be.
本発明において、無機バリア層形成プロセスや取り扱い性向上といった、樹脂基材を機械的・熱的なダメージを低減する目的で、樹脂基材の無機バリア層とは反対側の面に、保護フィルムを貼りあわせて適宜使用することができる。保護フィルムは粘着性基材や粘着層を支持体に粘着層を塗工したフィルムとすることもできる。本発明においては、無機バリア層形成のプロセスにおいて、ロールツーロールの張力など搬送特性と、プロセス中の剥離抑制の両立といった視点から、支持体に粘着層を塗工した保護フィルムを好ましく用いることができる。 In the present invention, for the purpose of reducing mechanical and thermal damage to the resin base material, such as an inorganic barrier layer forming process and improving handling properties, a protective film is provided on the surface of the resin base material opposite to the inorganic barrier layer. They can be used together as appropriate. The protective film may be a film in which an adhesive layer or an adhesive layer is coated on an adhesive substrate. In the present invention, in the process of forming an inorganic barrier layer, it is preferable to use a protective film in which an adhesive layer is coated on a support from the viewpoints of both transport characteristics such as roll-to-roll tension and suppression of peeling during the process. it can.
保護フィルムに用いられる基材フィルムを構成する樹脂としては熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、延伸ポリプロピレンなどが挙げられる。腰強度や該保護フィルムを剥離する際のフィルムの変形の有無等、取扱いの面を考慮すると、ポリエステルフィルムを用いることが好ましい。その厚みは、取扱いの面から10〜200μmのものが好ましい。 The resin constituting the base film used for the protective film is preferably a thermoplastic resin, and examples thereof include polyvinyl chloride, polyester, polyethylene, and stretched polypropylene. In consideration of handling properties such as waist strength and the presence or absence of deformation of the film when the protective film is peeled off, a polyester film is preferably used. The thickness is preferably 10 to 200 μm from the viewpoint of handling.
粘着層を別途設ける場合、粘着剤の種類は特に限定されないが、アクリル系粘着剤は耐久性、透明性、粘着特性の調整の容易さなどの観点から好ましい。アクリル系粘着剤は、アクリル酸アルキルエステルを主成分とし、これに極性単量体成分を共重合したアクリル系ポリマーを用いたものである。上記アクリル酸アルキルエステルとはアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルであって、特に限定されるものではないが、例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル等が挙げられる。 When the adhesive layer is separately provided, the type of the adhesive is not particularly limited, but an acrylic adhesive is preferable from the viewpoints of durability, transparency, and ease of adjustment of adhesive properties. The acrylic pressure-sensitive adhesive uses an acrylic polymer that is mainly composed of alkyl acrylate and copolymerized with a polar monomer component. The alkyl acrylate ester is an alkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid and is not particularly limited. For example, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, (meth ) Pentyl acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, and the like.
本工程においては、上記のようにして得られる保護フィルムと支持体と貼付する。貼付の方法は特に制限されず、例えばラミネーターを用いる方法が挙げられる。また、後述の成膜ローラーを備えるプラズマCVD装置において、送り出しロールの手前に、保護フィルムと支持体とを貼付する装置を設けて貼付する方法も挙げられる。 In this step, the protective film obtained as described above and a support are attached. The method of sticking is not particularly limited, and examples thereof include a method using a laminator. Moreover, in the plasma CVD apparatus provided with the film-forming roller mentioned later, the method of sticking by providing the apparatus which sticks a protective film and a support body before the sending roll is also mentioned.
また、上述したガスバリア性フィルムの樹脂基材ないしハードコート面と保護フィルムが有する粘着層との粘着力は、0.05〜0.20N/25mmであることが好ましく、0.08〜0.16N/25mm(180°剥離試験、JIS Z 0237)であることがより好ましい。この範囲であれば、真空プラズマ装置などで蒸着用フィルム(支持体+保護フィルム)を搬送する際、支持体と保護フィルムとが剥離しにくくなる。該粘着力は、粘着層に含まれる粘着剤の種類を適宜選択することにより制御することができる。また、該粘着力は、実施例に記載の方法により測定することができる。 Moreover, it is preferable that the adhesive force of the resin base material thru | or hard-coat surface of a gas barrier film mentioned above and the adhesion layer which a protective film has is 0.05-0.20N / 25mm, 0.08-0.16N / 25 mm (180 ° peel test, JIS Z 0237) is more preferable. If it is this range, when conveying the film for vapor deposition (support body + protective film) with a vacuum plasma apparatus etc., a support body and a protective film will become difficult to peel. The pressure-sensitive adhesive force can be controlled by appropriately selecting the type of pressure-sensitive adhesive contained in the pressure-sensitive adhesive layer. Moreover, this adhesive force can be measured by the method as described in an Example.
[無機バリア層]
本発明のガスバリア性フィルムは、上記樹脂基材上に無機バリア層を有する。そして、当該無機バリア層が、以下の工程を含む製造方法によって製造されることを特徴とする。工程1:原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、塗布液を調製する工程
工程2:塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程
工程3:塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程
以下、各工程について詳細に説明する。
[Inorganic barrier layer]
The gas barrier film of the present invention has an inorganic barrier layer on the resin substrate. And the said inorganic barrier layer is manufactured by the manufacturing method including the following processes, It is characterized by the above-mentioned. Step 1: A raw material polysilazane compound and a metal compound are reacted to prepare a coating solution. Step 2: A coating solution is applied on a substrate and dried to form a coating film. Step of performing modification treatment by irradiation with vacuum ultraviolet light Each step will be described in detail below.
(工程1:原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、塗布液を調製する工程)
まず、工程1では、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、塗布液を調製する。ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させることによって、高分子量のポリシラザン化合物が低分子量化され、特定の分子量分布を有するポリシラザン化合物が得られる。
(Step 1: A step of preparing a coating solution by reacting a raw material polysilazane compound and a metal compound)
First, in step 1, a raw material polysilazane compound and a metal compound are reacted to prepare a coating solution. By reacting the polysilazane compound and the metal compound, the high molecular weight polysilazane compound is reduced in molecular weight, and a polysilazane compound having a specific molecular weight distribution is obtained.
本発明において、ポリシラザン化合物とは、ケイ素−窒素結合を有するポリマーである。具体的に、その構造内にSi−N、Si−H、N−Hなどの結合を有し、SiO2、Si3N4、および両方の中間固溶体SiOxNyなどのセラミック前駆体無機ポリマーである。なお、本明細書において、「原料ポリシラザン化合物」とは、ポリシラザン化合物のうち、特に金属化合物と反応(接触)させる前のポリシラザン化合物を意味するものとする。また、本明細書では、「ポリシラザン化合物」を「ポリシラザン」とも略称する。 In the present invention, the polysilazane compound is a polymer having a silicon-nitrogen bond. Specifically, ceramic precursor inorganic polymers such as SiO 2 , Si 3 N 4 , and both intermediate solid solutions SiO x N y have bonds such as Si—N, Si—H, and N—H in their structure. It is. In the present specification, the “raw material polysilazane compound” means a polysilazane compound before reacting (contacting) with a metal compound among polysilazane compounds. In the present specification, “polysilazane compound” is also abbreviated as “polysilazane”.
本発明に用いられるポリシラザンの例としては、特に限定されず、公知のものが挙げられる。例えば、特開2013−022799号公報の段落「0043」〜「0058」や特開2013−226758号公報の段落「0038」〜「0056」などに開示されているものが適宜採用される。 Examples of the polysilazane used in the present invention are not particularly limited and include known ones. For example, those disclosed in paragraphs “0043” to “0058” of JP2013-022799A, paragraphs “0038” to “0056” of JP2013-226758A are appropriately adopted.
また、ポリシラザン化合物は、有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120−10、NN120−20、NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120−20、NL150A、NP110、NP140、SP140などが挙げられる。 Moreover, the polysilazane compound is marketed in the solution state melt | dissolved in the organic solvent, As a commercial item of a polysilazane solution, NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310 by AZ Electronic Materials KK NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, NP110, NP140, SP140, and the like.
本発明で使用できるポリシラザン化合物の別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)などの、低温でセラミック化するポリシラザン化合物が挙げられる。 Another example of the polysilazane compound that can be used in the present invention is not limited to the following. For example, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting a silicon alkoxide with the above polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827) and glycidol are reacted. Glycidol-added polysilazane (JP-A-6-122852) obtained by reaction, alcohol-added polysilazane (JP-A-6-240208) obtained by reacting an alcohol, and metal carboxylic acid obtained by reacting a metal carboxylate Obtained by adding a salt-added polysilazane (JP-A-6-299118), an acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, and metal fine particles. Metal fine particle added Such as silazane (JP-A-7-196986), and a polysilazane compound to a ceramic at low temperatures.
なかでも、ガスバリア性能が高く、屈曲時および高温高湿条件下であってもガスバリア性能が維持されることから、ポリシラザンがより好ましく、パーヒドロポリシラザン(PHPS)が特に好ましい。 Among them, polysilazane is more preferable, and perhydropolysilazane (PHPS) is particularly preferable because the gas barrier performance is high and the gas barrier performance is maintained even when bent and under high temperature and high humidity conditions.
本発明において、金属化合物は、ポリシラザン化合物の改質反応を促進させる機能を有する。金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド化合物や金属キレート化合物は、が挙げられる。 In the present invention, the metal compound has a function of promoting the modification reaction of the polysilazane compound. Examples of the metal compound include a metal alkoxide compound and a metal chelate compound.
金属アルコキシド化合物および金属キレート化合物を構成する金属は、特に制限されないが、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、クロム(Cr)、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、鉄(Fe)、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)、リチウム(Li)、ゲルマニウム(Ge)、銅(Cu)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、およびコバルト(Co)等の金属が好ましい。これらの金属は、ポリシラザン中の窒素原子と配位結合を形成しやすい。また、ルイス酸性が高い点で、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、ホウ素、(B)、鉄(Fe)、または銅(Cu)を金属として含む金属アルコキシドおよび金属キレート化合物であることがより好ましい。 The metal constituting the metal alkoxide compound and the metal chelate compound is not particularly limited. For example, aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), Chromium (Cr), magnesium (Mg), boron (B), iron (Fe), tin (Sn), nickel (Ni), palladium (Pd), lead (Pb), manganese (Mn), lithium (Li), Metals such as germanium (Ge), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), and cobalt (Co) are preferred. These metals tend to form coordinate bonds with nitrogen atoms in polysilazane. Further, metal alkoxides and metal chelate compounds containing aluminum (Al), titanium (Ti), magnesium (Mg), boron, (B), iron (Fe), or copper (Cu) as metals in terms of high Lewis acidity. It is more preferable that
金属アルコキシド化合物の具体的な例としては、例えば、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリn−プロピル、ホウ酸トリイソプロピル、ホウ酸トリn−ブチル、ホウ酸トリtert−ブチル、マグネシウムエトキシド、マグネシウムエトキシエトキシド、マグネシウムメトキシエトキシド、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリn−プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリn−ブトキシド、アルミニウムトリsec−ブトキシド、アルミニウムトリtert−ブトキシド、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロピレートモノsec−ブチレート、アルミニウムオキサイドイソプロポキサイドトリマー、アルミニウムオキサイドオクチレートトリマー、カルシウムメトキシド、カルシウムエトキシド、カルシウムイソプロポキシド、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラノルマルプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンジイソプロポキシジノルマルブトキシド、チタンジtert−ブトキシジイソプロポキシド、チタンテトラtert−ブトキシド、チタンテトライソオクチロキシド、チタンテトラステアリルアルコキシド、クロムn−プロポキシド、クロムイソプロポキシド、マンガンメトキシド、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄n−プロポキシド、鉄イソプロポキシド、コバルトイソプロポキシド、銅メトキシド、銅エトキシド、銅イソプロポキシド、亜鉛エトキシド、亜鉛エトキシエトキシド、亜鉛メトキシエトキシド、ガリウムメトキシド、ガリウムエトキシド、ガリウムイソプロポキシド、ゲルマニウムメトキシド、ゲルマニウムエトキシド、ゲルマニウムイソプロポキシド、ゲルマニウムn−ブトキシド、ゲルマニウムtert−ブトキシド、エチルトリエトキシゲルマニウム、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムtert−ブトキシド、インジウムイソプロポキシド、インジウムイソプロポキシド、インジウムn−ブトキシド、インジウムメトキシエトキシド、スズn−ブトキシド、スズtert−ブトキシドなどが挙げられる。なかでも、改質反応をより効率よく進行させ、緻密なガスバリア層を形成する観点から、上記アルミニウムアルコキシド類を使用することが好ましい。 Specific examples of the metal alkoxide compound include, for example, trimethyl borate, triethyl borate, tri-n-propyl borate, triisopropyl borate, tri-n-butyl borate, tri-tert-butyl borate, magnesium ethoxide. , Magnesium ethoxy ethoxide, magnesium methoxy ethoxide, aluminum trimethoxide, aluminum triethoxide, aluminum tri n-propoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tri n-butoxide, aluminum tri sec-butoxide, aluminum tri tert- Butoxide, acetoalkoxyaluminum diisopropylate, aluminum diisopropylate monosec-butyrate, aluminum oxide isopropoxide trimer, aluminum Oxide octylate trimer, calcium methoxide, calcium ethoxide, calcium isopropoxide, titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetranormal propoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetranormal butoxide, titanium tetraisobutoxide, Titanium diisopropoxy dinormal butoxide, titanium di tert-butoxy diisopropoxide, titanium tetra tert-butoxide, titanium tetraisooctyloxide, titanium tetrastearyl alkoxide, chromium n-propoxide, chromium isopropoxide, manganese methoxide, Iron methoxide, iron ethoxide, iron n-propoxide, iron isopropoxide, cobalt isopropoxide, copper methoxide, copper ethoxide, copper iso Lopoxide, zinc ethoxide, zinc ethoxide, zinc methoxyethoxide, gallium methoxide, gallium ethoxide, gallium isopropoxide, germanium methoxide, germanium ethoxide, germanium isopropoxide, germanium n-butoxide, germanium tert-butoxide , Ethyltriethoxygermanium, zirconium ethoxide, zirconium n-propoxide, zirconium isopropoxide, zirconium butoxide, zirconium tert-butoxide, indium isopropoxide, indium isopropoxide, indium n-butoxide, indium methoxyethoxide, tin Examples thereof include n-butoxide and tin tert-butoxide. Especially, it is preferable to use the said aluminum alkoxide from a viewpoint of making a reforming reaction advance more efficiently and forming a precise | minute gas barrier layer.
これら金属アルコキシド化合物のなかでも、反応性、溶解性等の観点から分岐状のアルコキシ基を有する化合物が好ましく、2−プロポキシ基、またはsec−ブトキシ基を有する化合物がより好ましい。さらに好ましい金属アルコキシド化合物は、具体的には、アルミニウムトリsec−ブトキシド、アルミニウムジイソプロピレートモノsec−ブチレート、チタンテトライソプロポキシド、である。 Among these metal alkoxide compounds, a compound having a branched alkoxy group is preferable from the viewpoint of reactivity and solubility, and a compound having a 2-propoxy group or a sec-butoxy group is more preferable. More preferred metal alkoxide compounds are specifically aluminum trisec-butoxide, aluminum diisopropylate monosec-butyrate, and titanium tetraisopropoxide.
一方、金属キレート化合物も、特に制限されないが、改質反応をより効率よく進行させ、緻密なガスバリア層を形成することができる点で、β−ジケトンを配位子として有する金属キレート化合物であることが好ましい。 On the other hand, the metal chelate compound is not particularly limited, but is a metal chelate compound having a β-diketone as a ligand in that the reforming reaction can proceed more efficiently and a dense gas barrier layer can be formed. Is preferred.
β−ジケトンとしては、例えば、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン、2,4−デカンジオン、2,4−トリデカンジオン、5,5−ジメチル−2,4−ヘキサンジオン、2,2−ジメチル−3,5−ノナンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,3−シクロペンタンジオン、1,3−シクロヘキサンジオン、1−シクロヘキシル−1,3−ブタンジオンなどが挙げられる。 Examples of the β-diketone include acetylacetone, ethyl acetoacetate, 2,4-hexanedione, 3,5-heptanedione, 2,4-octanedione, 2,4-decanedione, 2,4-tridecanedione, 5 , 5-dimethyl-2,4-hexanedione, 2,2-dimethyl-3,5-nonanedione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, 1,3-cyclopentanedione, 1,3-cyclohexanedione, 1-cyclohexyl-1,3-butanedione and the like can be mentioned.
β−ジケトンを配位子として有する金属キレート化合物のさらに具体的な例としては、例えば、マグネシウムアセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジn−ブチレート、アルミニウムジエチルアセトアセテートモノn−ブチレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、ビス(エチルアセトアセテート)(2,4−ペンタンジオナト)アルミニウム、アルミニウムアルキルアセトアセテートジイソプロピレート、カルシウムアセチルアセトネート、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)、チタンテトラアセチルアセトネート、トリス(2,4−ペンタンジオナト)クロム、トリス(2,4−ペンタンジオナト)マンガン、トリス(2,4−ペンタンジオナト)鉄、トリス(2,4−ペンタンジオナト)コバルト、ニッケルアセチルアセトネート、ビス(2,4−ペンタンジオナト)銅、ガリウムアセチルアセトナート、テトラキス(2,4−ペンタンジオナト)ジルコニウム、パラジウムアセチルアセトネート、トリス(2,4−ペンタンジオナト)インジウム、スズアセチルアセトネートなどが挙げられる。 Specific examples of the metal chelate compound having β-diketone as a ligand include, for example, magnesium acetylacetonate, aluminum acetylacetonate, aluminum ethylacetoacetate diisopropylate, aluminum ethylacetoacetate di n-butyrate Aluminum diethyl acetoacetate mono n-butyrate, aluminum bisethyl acetoacetate monoacetyl acetonate, aluminum tris acetyl acetonate, aluminum trisethyl acetoacetate, bis (ethyl acetoacetate) (2,4-pentanedionato) aluminum, Aluminum alkyl acetoacetate diisopropylate, calcium acetylacetonate, titanium diisopropoxybis (acetylacetate) Nate), titanium tetraacetylacetonate, tris (2,4-pentanedionato) chromium, tris (2,4-pentanedionato) manganese, tris (2,4-pentandedionato) iron, tris (2,4 -Pentandionato) cobalt, nickel acetylacetonate, bis (2,4-pentandionato) copper, gallium acetylacetonate, tetrakis (2,4-pentandionato) zirconium, palladium acetylacetonate, tris (2, 4-pentandionato) indium, tin acetylacetonate and the like.
β−ジケトンを配位子として有する金属キレート化合物のなかでも、アセチルアセトナート基またはエチルアセトアセテート基を有する金属化合物が好ましい。これらの基は、カルボニル構造によりアルコキシド化合物の中心元素と相互作用を有するため、取り扱い性が容易になり好ましい。さらに好ましくは上記のアルコキシド基、エチルアセトアセテート基またはアセチルアセトナート基を複数種有する化合物が反応性や膜組成の観点からより好ましい。 Among metal chelate compounds having a β-diketone as a ligand, metal compounds having an acetylacetonate group or an ethylacetoacetate group are preferable. These groups are preferable because they have an interaction with the central element of the alkoxide compound due to the carbonyl structure, and thus handleability becomes easy. More preferably, a compound having a plurality of alkoxide groups, ethyl acetoacetate groups or acetylacetonate groups is more preferable from the viewpoints of reactivity and film composition.
さらに好ましい金属キレート化合物は、具体的には、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジn−ブチレート、アルミニウムジエチルアセトアセテートモノn−ブチレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)、ビス(2,4−ペンタンジオナト)銅(II)(銅アセチルアセトネート)、トリス(2,4−ペンタンジオナト)鉄(III)(鉄アセチルアセトネート)である。 More preferable metal chelate compounds are specifically, aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, aluminum ethyl acetoacetate di n-butyrate, aluminum diethyl acetoacetate mono n-butyrate, aluminum bisethyl acetoacetate monoacetyl acetonate, Titanium diisopropoxybis (acetylacetonate), bis (2,4-pentandionato) copper (II) (copper acetylacetonate), tris (2,4-pentandionato) iron (III) (iron acetylacetate) Nate).
金属アルコキシド化合物またはβ−ジケトンを配位子として有するキレート化合物は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。市販品の具体的な例としては、例えば、
金属アルコキシド化合物としては、AMD(アルミニウムジイソプロピレートモノsec−ブチレート)、ASBD(アルミニウムセカンダリーブチレート)、プレンアクト(登録商標)AL−M(アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインケミカル株式会社製)、オルガチックスシリーズ(マツモトファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。市販されているβ−ジケトンを配位子として有する金属キレート化合物としては、ALCH(アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)、ALCH−TR(アルミニウムトリスエチルアセトアセテート)、アルミキレートM(アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート)、アルミキレートD(アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート)、アルミキレートA(W)(アルミニウムトリスアセチルアセトネート)(以上、川研ファインケミカル株式会社製)、オルガチックスシリーズ(マツモトファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
As the chelate compound having a metal alkoxide compound or β-diketone as a ligand, a commercially available product or a synthesized product may be used. As a specific example of a commercially available product, for example,
Examples of the metal alkoxide compound include AMD (aluminum diisopropylate monosec-butyrate), ASBD (aluminum secondary butyrate), Preneact (registered trademark) AL-M (acetoalkoxyaluminum diisopropylate, manufactured by Ajinomoto Fine Chemical Co., Ltd.), Olga Chicks series (Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) etc. are mentioned. Commercially available metal chelate compounds having β-diketone as a ligand include ALCH (aluminum ethyl acetoacetate / diisopropylate), ALCH-TR (aluminum trisethyl acetoacetate), aluminum chelate M (aluminum alkyl acetoacetate).・ Diisopropylate), aluminum chelate D (aluminum bisethyl acetoacetate monoacetylacetonate), aluminum chelate A (W) (aluminum trisacetylacetonate) (above, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.), ORGATIX series ( Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.).
次に、以上のような原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させ、塗布液を調製する方法について説明する。原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させる方法は、反応後のポリシラザン化合物の分子量分布が特定の範囲(すなわち、
前記塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下)となるような方法であれば、特に制限されない。
Next, a method for preparing a coating solution by reacting the above raw material polysilazane compound and a metal compound will be described. In the method of reacting the raw material polysilazane compound and the metal compound, the molecular weight distribution of the polysilazane compound after the reaction is in a specific range (that is,
The dispersion degree Mw / Mn, which is the ratio of the weight average molecular weight Mw of the polysilazane compound in the portion corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more and the number average molecular weight Mn contained in the coating solution, is 6 or less. If it is such a method, it will not be restrict | limited in particular.
上述のように、本発明者らは、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とをある条件で接触させると、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とが反応し、ポリシラザン化合物の粗大分子が低分子量化し(凝集やクロスリンクがほぐれ)、高分子量範囲の分散度が低減されることを見出した。本発明者らの検討の結果、このような低分子量化を起こさせる条件として、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを接触させる際の速度(すなわち添加速度)が重要であると考えている。詳細な理由は不明であるが、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを長時間かけて接触させた場合は、ポリシラザン化合物の低分子量化が確認されるのに対し、短時間で接触させた場合は、かえってポリシラザン化合物の分子が粗大化し、十分なガスバリア性能が得られないことが確認されている。 As described above, when the raw material polysilazane compound and the metal compound are brought into contact with each other under a certain condition, the present inventors react the raw material polysilazane compound and the metal compound to reduce the coarse molecular weight of the polysilazane compound (aggregation or cross-linking). It was found that the dispersity in the high molecular weight range is reduced by loosening the link). As a result of the study by the present inventors, the rate at which the raw material polysilazane compound and the metal compound are brought into contact with each other (that is, the addition rate) is important as a condition for causing such low molecular weight. Although the detailed reason is unknown, when the raw material polysilazane compound and the metal compound are contacted over a long period of time, the polysilazane compound is confirmed to have a low molecular weight, whereas when contacted in a short time, On the contrary, it has been confirmed that the molecules of the polysilazane compound are coarsened and a sufficient gas barrier performance cannot be obtained.
本発明では、本工程(1)で得られる塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下であること必須とする。なお、本明細書におけるポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnの値は、後述の実施例に記載のGPCを用いた測定方法により求められる値を採用するものとする。当該Mw/Mnの値が6よりも大きいと、塗布液中に数平均分子量が1000超のポリシラザン化合物に粗大な分子量成分が多く存在するため、塗布液においてポリシラザン化合物と金属化合物とが均一に分散しない部分が残る場合がある。このような塗布液を用いて無機バリア層を形成すると、均質で緻密な膜とならない可能性があり、高温高湿条件下に曝した後のガスバリア性能が十分でなくなるおそれがある。高温高湿条件における保存安定性をより向上させる観点から、Mw/Mnの値は、好ましくは5以下であり、より好ましくは4以下であり、さらに好ましくは3以下である。一方でMw/Mnの下限は特に限定されないが1.2以上である。 In the present invention, the ratio of the weight average molecular weight Mw of the polysilazane compound in the portion corresponding to the standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more contained in the coating liquid obtained in this step (1) is the ratio of the number average molecular weight Mn. It is essential that the degree of dispersion Mw / Mn is 6 or less. In addition, the value of the dispersion degree Mw / Mn, which is the ratio between the mass average molecular weight Mw of the polysilazane compound and the number average molecular weight Mn in the present specification, is a value obtained by a measurement method using GPC described in Examples described later. Shall be adopted. If the value of Mw / Mn is greater than 6, the polysilazane compound having a number average molecular weight of more than 1000 in the coating solution contains many coarse molecular weight components, so that the polysilazane compound and the metal compound are uniformly dispersed in the coating solution. Some parts may not remain. When an inorganic barrier layer is formed using such a coating solution, there is a possibility that a homogeneous and dense film may not be formed, and the gas barrier performance after exposure to high temperature and high humidity conditions may not be sufficient. From the viewpoint of further improving the storage stability under high temperature and high humidity conditions, the value of Mw / Mn is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less. On the other hand, the lower limit of Mw / Mn is not particularly limited, but is 1.2 or more.
この様にポリシラザン化合物を低分子量化させるための具体的な手段としては、(i)原料ポリシラザン化合物および/または金属化合物を十分に希釈した後に接触させる;(ii)原料ポリシラザン化合物(もしくは原料ポリシラザン化合物の希釈液)と、金属化合物(もしくは金属化合物の希釈液)とをゆっくり接触させる(添加時間を長くする);(iii)原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを接触させる際に、十分に攪拌する;等の方法が挙げられる。 As specific means for reducing the molecular weight of the polysilazane compound in this manner, (i) the raw material polysilazane compound and / or the metal compound is sufficiently diluted and then contacted; (ii) the raw material polysilazane compound (or the raw material polysilazane compound) And a metal compound (or a diluted solution of the metal compound) are slowly brought into contact (increase the addition time); (iii) When the raw material polysilazane compound and the metal compound are brought into contact with each other, the mixture is sufficiently stirred; And the like.
(i)原料ポリシラザン化合物および/または金属化合物を十分に希釈した後に接触させる方法を採用する場合の、希釈の度合いは、塗布液を調製する際のスケールや使用する装置によって異なるため、当業者によって適宜調整されうる。通常は、原料ポリシラザン化合物の希釈液の濃度は、15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。下限値は、特に制限されないが、最終的な塗布液中におけるポリシラザン化合物の必要濃度を考慮すると2質量%以上が好ましい。一方、金属化合物の希釈液の濃度は、通常15質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。下限値は、特に制限されないが、原料ポリシラザン化合物との反応性を考慮すると0.5質量%以上が好ましい。なお、原料ポリシラザン化合物および金属化合物は、いずれか一方を希釈液としてもよいし、両方を希釈液としてよいが、原料ポリシラザン化合物を十分に低分子量化するためには、原料ポリシラザン化合物および金属化合物の両方を希釈液とした後に接触させることが好ましい。 (I) In the case of adopting a method in which the raw material polysilazane compound and / or metal compound is brought into contact after sufficiently diluting, the degree of dilution varies depending on the scale used in preparing the coating liquid and the apparatus used, and thus varies depending on those skilled in the art. It can be adjusted appropriately. Usually, the concentration of the dilute solution of the starting polysilazane compound is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 2% by mass or more in consideration of the necessary concentration of the polysilazane compound in the final coating solution. On the other hand, the concentration of the diluted solution of the metal compound is usually preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more in consideration of reactivity with the raw material polysilazane compound. In addition, either the raw material polysilazane compound or the metal compound may be used as a diluent, or both may be used as a diluent. However, in order to sufficiently reduce the molecular weight of the raw material polysilazane compound, It is preferable that both are brought into contact after being used as a diluent.
原料ポリシラザン化合物および/または金属化合物の希釈に用いられる溶媒は、これらの化合物を溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザン化合物と容易に反応してしまう水および反応性基(例えば、ヒドロキシル基、あるいはアミン基等)を含まず、ケイ素化合物に対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、ペンタン、2,2,4−トリメチルペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、モノ−およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類などを挙げることができる。上記溶剤は、ケイ素化合物の溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。 The solvent used for diluting the raw material polysilazane compound and / or metal compound is not particularly limited as long as it can dissolve these compounds, but water and reactive groups (for example, hydroxyl groups) that easily react with the polysilazane compound. Or an amine group) and an inert organic solvent with respect to the silicon compound is preferred, and an aprotic organic solvent is more preferred. Specifically, as the solvent, an aprotic solvent; for example, pentane, 2,2,4-trimethylpentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, turben, aliphatic hydrocarbon, alicyclic carbonization, etc. Hydrocarbon solvents such as hydrogen and aromatic hydrocarbons; Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Dibutyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, mono- And aliphatic ethers such as polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes) and ethers such as alicyclic ethers. The solvent is selected according to purposes such as the solubility of the silicon compound and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
(ii)原料ポリシラザン化合物(もしくは原料ポリシラザン化合物の希釈液)と、金属化合物(もしくは金属化合物の希釈液)とをゆっくり接触させる(添加時間を長くする)場合の添加時間は、塗布液を調製する際のスケールや使用する装置によって異なるため、当業者によって適宜調整されうる。通常は、小スケール(例えば、塗布液中のポリシラザン化合物(希釈液)の総量が10リットル以下)で行う場合は、添加開始から添加終了までの時間が1分間以上とすることが好ましく、5分間以上とすることがより好ましく、10分間以上とすることがさらに好ましい。大スケール(例えば、塗布液中のポリシラザン化合物(希釈液)の総量が10リットル以上)で行う場合は、添加時間をさらに長くすることが好ましく、具体的には、添加開始から添加終了までの時間が5分間以上とすることが好ましく、10分間以上とすることがより好ましく、15分間以上とすることがさらに好ましい。添加時間の上限は特に制限されないが、生産性を考慮すると、60分間以下とすることが好ましく、30分間以下とすることがより好ましい。なお、この場合の添加は、一定量ずつ連続して行ってもよいし、複数回に分割して添加しても構わない。 (Ii) The addition time when the raw material polysilazane compound (or the diluted solution of the raw material polysilazane compound) and the metal compound (or the diluted solution of the metal compound) are brought into contact slowly (the addition time is increased) is prepared as the coating solution. Since it differs depending on the scale and the device used, it can be adjusted appropriately by those skilled in the art. Usually, when it is performed on a small scale (for example, the total amount of polysilazane compound (diluent) in the coating solution is 10 liters or less), the time from the start of addition to the end of addition is preferably 1 minute or more, and 5 minutes More preferably, it is more preferably 10 minutes or more. When performing on a large scale (for example, the total amount of polysilazane compound (diluent) in the coating solution is 10 liters or more), it is preferable to further increase the addition time. Specifically, the time from the start of addition to the end of addition Is preferably 5 minutes or longer, more preferably 10 minutes or longer, and even more preferably 15 minutes or longer. The upper limit of the addition time is not particularly limited, but considering productivity, it is preferably 60 minutes or less, and more preferably 30 minutes or less. In addition, the addition in this case may be performed continuously by a fixed amount or may be added in a plurality of divided portions.
また、添加の順番も特に制限されず、原料ポリシラザン化合物の希釈液と、金属化合物の希釈液を、同時に混合する形態が好ましいが、原料ポリシラザン化合物(もしくは原料ポリシラザン化合物の希釈液)を仕込んだ後に、これに金属化合物(もしくは金属化合物の希釈液)をゆっくりと添加させてもよいし;金属化合物(もしくは金属化合物の希釈液)を仕込んだ後に、これに原料ポリシラザン化合物(もしくは原料ポリシラザン化合物の希釈液)をゆっくりと添加させてもよい。当モル反応の観点からは、原料ポリシラザン化合物(もしくは原料ポリシラザン化合物の希釈液)を仕込んだ後に、これに金属化合物(もしくは金属化合物の希釈液)をゆっくりと添加させる方法を採用することが好ましい。 Further, the order of addition is not particularly limited, and a mode in which a dilute solution of the raw material polysilazane compound and a dilute solution of the metal compound are mixed at the same time is preferable, but after the raw material polysilazane compound (or dilute solution of the raw material polysilazane compound) is charged. The metal compound (or a diluted solution of the metal compound) may be slowly added thereto; after the metal compound (or the diluted solution of the metal compound) is charged, the raw material polysilazane compound (or the diluted raw material polysilazane compound) is added thereto. Liquid) may be added slowly. From the viewpoint of this molar reaction, it is preferable to employ a method in which a raw material polysilazane compound (or a diluted solution of the raw material polysilazane compound) is charged and then a metal compound (or a diluted solution of the metal compound) is slowly added thereto.
(iii)原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを接触させる際に、十分に攪拌する場合の、攪拌方法も、塗布液を調製する際のスケールや使用する装置によって異なるため、当業者によって適宜調整されうる。通常は、攪拌装置を使用する場合の撹拌機の回転速度は、100〜1,000rpmであることが好ましく、200〜500rpmであることがより好ましい。この範囲であれば、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを十分に反応させることができる。 (Iii) When the raw material polysilazane compound and the metal compound are brought into contact with each other, the stirring method in the case of sufficient stirring also varies depending on the scale used when preparing the coating liquid and the apparatus used, and can be appropriately adjusted by those skilled in the art. . Usually, the rotation speed of the stirrer when using a stirrer is preferably 100 to 1,000 rpm, and more preferably 200 to 500 rpm. If it is this range, a raw material polysilazane compound and a metal compound can fully be made to react.
上記(i)〜(iii)の方法は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種または3種を組み合わせて用いても構わない。原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを十分に反応させ、ポリシラザン化合物の低分子量化を確実に行う観点から、(i)〜(iii)の方法のうち、2種または3種を組み合わせて用いることが好ましく、(i)〜(iii)の3種全てを組み合わせて用いることが最も好ましい。 The methods (i) to (iii) may be used alone or in combination of two or three. From the viewpoint of sufficiently reacting the raw material polysilazane compound and the metal compound and surely reducing the molecular weight of the polysilazane compound, it is preferable to use a combination of two or three of the methods (i) to (iii). , (I) to (iii) are most preferably used in combination.
上記の原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させる(接触させる)際の反応温度は、特に制限されない。本発明者らの検討によると、特に加熱や冷却を必要とせず、室温でも十分にポリシラザン化合物の低分子量化が起こることが確認されている。好ましい温度範囲としては、15〜35℃が挙げられるが、これ以外の温度でもポリシラザン化合物を所定の分子量分布とすることは可能である。 The reaction temperature for reacting (contacting) the raw material polysilazane compound with the metal compound is not particularly limited. According to the study by the present inventors, it has been confirmed that the polysilazane compound is sufficiently lowered in molecular weight even at room temperature without particularly requiring heating or cooling. A preferred temperature range is 15 to 35 ° C., but the polysilazane compound can have a predetermined molecular weight distribution even at other temperatures.
また、原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させた(接触させた)後に、さらに混合液を攪拌しながら一定時間加熱することが好ましい。混合液を加熱することによりポリシラザン化合物の末端に位置する−SiH3が脱離し、シランガスが発生し得る。これにより、継続的にシランガスが放出されることを抑制でき、性能の安定化と、工程の安全性を確保することができる。この際の加熱温度および加熱時間は、シランガスを十分に除去できれば特に制限されない。塗布液を調製するスケールにもよるが、好ましい加熱温度は60〜100℃であり、より好ましくは70〜90℃である。一方、加熱時間も、スケールにより適宜設定されうるが、好ましくは10〜180分であり、より好ましくは30〜90分時間である。 Moreover, it is preferable that after the raw material polysilazane compound and the metal compound are reacted (contacted), the mixed solution is further heated for a certain time while stirring. By heating the mixed solution, —SiH 3 located at the end of the polysilazane compound is eliminated, and silane gas can be generated. Thereby, it can suppress that silane gas is discharge | released continuously, and can stabilize the performance and the safety | security of a process. The heating temperature and heating time at this time are not particularly limited as long as the silane gas can be sufficiently removed. Although depending on the scale for preparing the coating solution, the preferred heating temperature is 60 to 100 ° C, more preferably 70 to 90 ° C. On the other hand, the heating time can also be appropriately set depending on the scale, but is preferably 10 to 180 minutes, and more preferably 30 to 90 minutes.
塗布液中に含まれる、ポリシラザン化合物の濃度は、特に制限されず、無機バリア層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは1〜20質量%、より好ましくは2〜15質量%、特に好ましくは5〜10質量%である。このようなポリシラザン化合物の濃度とするためには、塗布液に使用する希釈溶媒の量を適宜調整すればよい。 The concentration of the polysilazane compound contained in the coating solution is not particularly limited and varies depending on the film thickness of the inorganic barrier layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 2 to 15% by mass. %, Particularly preferably 5 to 10% by mass. In order to obtain such a concentration of the polysilazane compound, the amount of the dilution solvent used in the coating solution may be appropriately adjusted.
また、塗布液を調製する際の(すなわち、ポリシラザン化合物と金属化合物との反応の際の)金属化合物の添加量は、使用する金属化合物やポリシラザン化合物の種類などに応じて、適宜調整されうる。ただし、ポリシラザン化合物の改質反応を十分に進行させ、高いガスバリア性能を有するガスバリア性フィルムを得る観点から、金属化合物に含まれる金属原子の割合は、ポリシラザン化合物に含まれるケイ素原子(Si)の総数に対し、2〜20%であることが好ましく、5〜15%であることがより好ましく、7〜10%であることがさらに好ましい。当該割合は、塗布液を調製する際のポリシラザン化合物および金属化合物の仕込み量によって調整される。なお、塗布液中の金属原子とケイ素原子との割合は、改質後も変化しないため、無機バリア層の元素組成をX線光電子分光法(XPS)を用いて分析することによっても確認することが可能である。 In addition, the amount of the metal compound added when preparing the coating liquid (that is, during the reaction between the polysilazane compound and the metal compound) can be appropriately adjusted according to the type of metal compound or polysilazane compound used. However, from the viewpoint of sufficiently progressing the modification reaction of the polysilazane compound and obtaining a gas barrier film having high gas barrier performance, the ratio of metal atoms contained in the metal compound is the total number of silicon atoms (Si) contained in the polysilazane compound. On the other hand, it is preferably 2 to 20%, more preferably 5 to 15%, and further preferably 7 to 10%. The said ratio is adjusted with the preparation amount of the polysilazane compound and metal compound at the time of preparing a coating liquid. In addition, since the ratio of metal atoms to silicon atoms in the coating solution does not change even after modification, it should be confirmed by analyzing the elemental composition of the inorganic barrier layer using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Is possible.
上記塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、N−複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ポリシラザン化合物を基準としたとき、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.5〜7質量%の範囲である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行による過剰なシラノール形成、および膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。なお、塗布液を調製する際の触媒の添加方法は、特に制限されず、従来公知の手法を適宜採用することができる。 The coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming. As the catalyst applicable to the present invention, a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, amine catalysts such as N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds. Of these, it is preferable to use an amine catalyst. The concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass, based on the polysilazane compound. By setting the amount of the catalyst to be in this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, reduction in film density, increase in film defects, and the like. In addition, the addition method of the catalyst at the time of preparing a coating liquid is not restrict | limited, A conventionally well-known method can be employ | adopted suitably.
塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類;例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、縮合樹脂;例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステルもしくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等である。 In the coating solution, the following additives can be used as necessary. For example, cellulose ethers, cellulose esters; for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc., natural resins; for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic resins; Aminoplasts, especially urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.
なお、以上の塗布液を調製する工程は、ポリシラザン化合物や金属化合物の分解等を防ぐために、実質的に酸素(O2)および水分を含まない雰囲気下で行うことが好ましい。具体的には、塗布液を調製する際の雰囲気中の酸素濃度は、0〜200ppmであることが好ましく、0〜100ppmであることが好ましく、0〜30ppmであることがさらに好ましい。同様に、塗布液を調製する際の雰囲気中の水分濃度は、0〜200ppmであることが好ましく、0〜100ppmであることが好ましく、0〜30ppmであることがさらに好ましい。 The step of preparing the above coating solution, in order to prevent decomposition of the polysilazane compound and the metal compound is preferably carried out in an atmosphere substantially free of oxygen (O 2) and moisture. Specifically, the oxygen concentration in the atmosphere when preparing the coating solution is preferably 0 to 200 ppm, preferably 0 to 100 ppm, and more preferably 0 to 30 ppm. Similarly, the moisture concentration in the atmosphere when preparing the coating solution is preferably 0 to 200 ppm, preferably 0 to 100 ppm, and more preferably 0 to 30 ppm.
このような酸素や水分を含まない環境で塗布液を調製する方法としては、窒素やアルゴンで充填したグローブボックス内で調製する方法が好ましい。 As a method of preparing the coating solution in such an environment that does not contain oxygen or moisture, a method of preparing in a glove box filled with nitrogen or argon is preferable.
(工程2:塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程)
次の工程2では、上記工程1で調製した塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する。塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
(Step 2: A step of applying a coating solution on a substrate and drying to form a coating film)
In the next step 2, the coating liquid prepared in the above step 1 is applied onto a substrate and dried to form a coating film. As a method for applying the coating solution, a conventionally known appropriate wet coating method may be employed. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、無機バリア層1層当たりの塗布厚さは、乾燥後の厚さが10nm〜1,000nm程度であることが好ましく、15nm〜500nmであることがより好ましく、20〜300nmであることがさらに好ましい。膜厚が10nm以上であれば十分なガスバリア性を得ることができ、1,000nm以下であれば、層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ高い光線透過性を実現できる。 The coating thickness can be appropriately set according to the purpose. For example, the coating thickness per inorganic barrier layer is preferably about 10 nm to 1,000 nm after drying, more preferably 15 nm to 500 nm, and further preferably 20 to 300 nm. preferable. When the film thickness is 10 nm or more, sufficient gas barrier properties can be obtained, and when the film thickness is 1,000 nm or less, stable coating properties can be obtained during layer formation, and high light transmittance can be realized.
塗布液を塗布した後は、塗膜を乾燥させることが好ましい。塗膜を乾燥することによって、塗膜中に含有される有機溶媒などの溶剤を除去することができる。この際、塗膜に含有される溶剤は、全てを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の溶剤を残存させる場合であっても、好適な無機バリア層が得られうる。なお、残存する溶剤は後に除去されうる。 After applying the coating solution, it is preferable to dry the coating film. By drying the coating film, a solvent such as an organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the solvent contained in the coating film may be dried or may be partially left. Even when a part of the solvent is left, a suitable inorganic barrier layer can be obtained. The remaining solvent can be removed later.
塗膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50〜200℃であることが好ましい。例えば、ガラス転位温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形等を考慮して適宜設定することが好ましい。上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。乾燥時間は短時間に設定することが好ましく、例えば、80℃で1〜数分程度に設定することが好ましい。また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下等のいずれの条件であってもよい。 Although the drying temperature of a coating film changes also with the base material to apply, it is preferable that it is 50-200 degreeC. For example, when a polyethylene terephthalate substrate having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the substrate, the drying temperature is preferably set appropriately in consideration of deformation of the substrate due to heat. The temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like. The drying time is preferably set to a short time, for example, preferably set to about 1 to several minutes at 80 ° C. The drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere with a controlled oxygen concentration.
塗布液を塗布して得られた塗膜は、改質処理前または改質処理中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−5℃(温度25℃/湿度10%)以下であり、維持される時間は無機バリア層の膜厚によって適宜設定することが好ましい。無機バリア層の膜厚が1.0μm以下の条件においては、露点温度は−5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、−50℃以上であり、−40℃以上であることが好ましい。改質処理前、あるいは改質処理中に水分を除去することによって、添加したシラノールの脱水反応を促進することができる。 The coating film obtained by applying the coating solution may include a step of removing moisture before or during the modification treatment. As a method for removing moisture, a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature. A preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), a more preferable dew point temperature is −5 ° C. (temperature 25 ° C./humidity 10%) or lower, and the maintained time is the film thickness of the inorganic barrier layer. It is preferable to set appropriately. Under the condition that the film thickness of the inorganic barrier layer is 1.0 μm or less, it is preferable that the dew point temperature is −5 ° C. or less and the maintaining time is 1 minute or more. The lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually −50 ° C. or higher and preferably −40 ° C. or higher. By removing water before or during the modification treatment, the dehydration reaction of the added silanol can be promoted.
(工程3:塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程)
本工程では、上記工程2で形成した塗膜に真空紫外光(真空紫外線)を照射して、改質処理を行うことによって、ポリシラザン化合物を酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等へと転化させる。ここで改質処理とは、ガスバリア性フィルムが全体としてガスバリア性(水蒸気透過率が、1×10−3g/m2・day以下)を発現するに貢献できるレベルの無機薄膜を形成する処理をいう。
(Step 3: A step of performing a modification treatment by irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light)
In this step, the polysilazane compound is converted into silicon oxide, silicon oxynitride, or the like by irradiating the coating film formed in step 2 with vacuum ultraviolet light (vacuum ultraviolet light) and performing a modification treatment. Here, the reforming treatment is a treatment for forming an inorganic thin film at a level that can contribute to the development of gas barrier properties (water vapor permeability of 1 × 10 −3 g / m 2 · day or less) as a whole. Say.
本発明では、改質処理として、真空紫外線照射による処理(エキシマ照射処理)を行うことを特徴とする。真空紫外線照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100〜180nmの波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸化ケイ素膜の形成を行う方法である。 In the present invention, as the modification process, a process (excimer irradiation process) by vacuum ultraviolet irradiation is performed. The treatment by vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy with a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and bonds the atoms with only photons called photon processes. This is a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by action.
本発明においての放射線源は、100〜180nmの波長の光を発生させるものであれば良いが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、並びに230nm以下の波長成分を有する中圧および高圧水銀蒸気ランプ、および約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。 The radiation source in the present invention may be any radiation source that generates light having a wavelength of 100 to 180 nm, but preferably an excimer radiator (for example, a Xe excimer lamp) having a maximum emission at about 172 nm, and an emission line at about 185 nm. Low pressure mercury vapor lamps, and medium and high pressure mercury vapor lamps having a wavelength component of 230 nm or less, and excimer lamps having maximum emission at about 222 nm.
このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。 Among these, the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.
また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン塗膜の改質を実現できる。 Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. Due to the high energy possessed by the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating can be modified in a short time.
エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。 Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度および水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素(O2)濃度は、200〜10,000体積ppmとすることが好ましく、より好ましくは500〜5,000体積ppmであり、さらに好ましくは700体積ppm〜2,000体積ppmである。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1,000〜4,000体積ppmの範囲である。このような酸素濃度・水蒸気濃度であれば、ポリシラザン化合物の改質反応が十分に進行されうる。 Oxygen is required for the reaction at the time of ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process tends to decrease. It is preferable to carry out in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen (O 2 ) concentration at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably 200 to 10,000 volume ppm, more preferably 500 to 5,000 volume ppm, still more preferably 700 volume ppm to 2, 000 ppm by volume. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1,000 to 4,000 volume ppm. With such an oxygen concentration / water vapor concentration, the reforming reaction of the polysilazane compound can sufficiently proceed.
真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、アルゴンガスや窒素ガスが好ましいが、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。 As the gas satisfying the irradiation atmosphere used at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays, it is preferable to use a dry inert gas, and argon gas and nitrogen gas are preferable, but dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
真空紫外線照射工程において、ポリシラザン塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm2〜10W/cm2であると好ましく、30mW/cm2〜200mW/cm2であることがより好ましく、50mW/cm2〜160mW/cm2であるとさらに好ましい。1mW/cm2以上であれば、十分な改質効率が得られ、10W/cm2以下であれば、塗膜にアブレーションを生じにくく、基材にダメージを与えにくい。 In vacuum ultraviolet irradiation step, more that illuminance of the vacuum ultraviolet rays in the coated surface of the polysilazane coating film is subjected is preferable to be 1mW / cm 2 ~10W / cm 2 , a 30mW / cm 2 ~200mW / cm 2 preferably, further preferably at 50mW / cm 2 ~160mW / cm 2 . If it is 1 mW / cm 2 or more, sufficient reforming efficiency is obtained, and if it is 10 W / cm 2 or less, it is difficult to cause ablation in the coating film and damage the substrate.
塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量(積算光量)は、100〜10000mJ/cm2であることが好ましく、500〜8,000mJ/cm2であることがより好ましく、700〜6,000mJ/cm2であることがさらに好ましい。100mJ/cm2以上であれば、改質が十分に進行しうる。10,000mJ/cm2以下であれば、過剰改質によるクラック発生や、基材の熱変形が生じにくい。 Irradiation energy amount of the VUV in the coated surface (integrated quantity of light) is preferably 100~10000mJ / cm 2, more preferably 500~8,000mJ / cm 2, 700~6,000mJ / cm 2 is more preferable. If it is 100 mJ / cm 2 or more, the modification can proceed sufficiently. If it is 10,000 mJ / cm 2 or less, generation of cracks due to excessive modification and thermal deformation of the substrate are difficult to occur.
また、改質に用いられる真空紫外光は、CO、CO2およびCH4の少なくとも一種を含むガスで形成されたプラズマにより発生させてもよい(この場合は真空チャンバー中での照射を含む)。さらに、CO、CO2およびCH4の少なくとも一種を含むガス(以下、炭素含有ガスとも称する)は、炭素含有ガスを単独で使用してもよいが、希ガスまたはH2を主ガスとして、炭素含有ガスを少量添加することが好ましい。プラズマの生成方式としては容量結合プラズマなどが挙げられる。 Further, the vacuum ultraviolet light used for the modification may be generated by plasma formed from a gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 (in this case, irradiation in a vacuum chamber is included). Further, as the gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 (hereinafter also referred to as carbon-containing gas), the carbon-containing gas may be used alone, but carbon containing rare gas or H 2 as the main gas. It is preferable to add a small amount of the contained gas. Examples of plasma generation methods include capacitively coupled plasma.
なお、真空紫外光による改質処理の際の塗膜の温度としては、基材種によって適宜選択できるが、50〜250℃の範囲に適宜調整することが好ましく、50〜120℃の範囲であることがより好ましい。 In addition, although it can select suitably as temperature of the coating film in the modification | reformation process by vacuum ultraviolet light by a base material kind, it is preferable to adjust suitably in the range of 50-250 degreeC, and is the range of 50-120 degreeC. It is more preferable.
[無機化合物層(他のガスバリア層)]
本発明のガスバリア性フィルムは、上記無機バリア層以外にも、ガスバリア層としての無機化合物層を有していてもよい。上記無機バリア層に代えて無機化合物層を積層させることにより、より高いレベルのガスバリア性能を有するガスバリア性フィルムとすることが可能となる。
[Inorganic compound layer (other gas barrier layers)]
The gas barrier film of the present invention may have an inorganic compound layer as a gas barrier layer in addition to the inorganic barrier layer. By laminating an inorganic compound layer instead of the inorganic barrier layer, a gas barrier film having a higher level of gas barrier performance can be obtained.
無機化合物層が形成される位置は特に制限されず、樹脂基材の無機バリア層が形成されている面とは反対側であってもよいし、樹脂基材と無機バリア層との間であってもよいし、無機バリア層の樹脂基材が位置する面側とは反対の面側であってもよいし、それらの組み合わせであっても構わない。 The position at which the inorganic compound layer is formed is not particularly limited, and may be on the side opposite to the surface on which the inorganic barrier layer of the resin substrate is formed, or between the resin substrate and the inorganic barrier layer. Alternatively, the surface of the inorganic barrier layer opposite to the surface on which the resin base material is located may be used, or a combination thereof may be used.
また、それぞれの位置に形成される無機化合物層は、1層のみであってもよいし、2層以上であってもよい。 Moreover, the inorganic compound layer formed in each position may be only one layer, and may be two or more layers.
本発明においては、無機化合物層が形成される場合の好ましい層構成として、図1で示したような、樹脂基材上に、無機化合物層と、無機バリア層とが順次積層される形態が挙げられる。このような層構成の場合、本発明の効果がより一層顕著に発揮されるからである。すなわち、このような層構成のガスバリア性フィルムを製造する場合、樹脂基材上に形成された無機化合物層上に無機バリア層を形成することになるが、無機バリア層を形成する段階での改質処理において、既に形成されている無機化合物層の存在によって、樹脂基材を通して酸素(O2)や水分が塗膜に十分に供給されない可能性がある。そうすると、改質が均一に進行せずに、耐湿熱性のみならず、初期のガスバリア性能も十分ではなくなるおそれがある。しかしながら、本発明によれば、このような層構成であっても、より均質で緻密な無機バリア層とすることができるという利点を有する。実際、後述の実施例では、樹脂基材上に形成された無機化合物層(第1のガスバリア層)上に、無機バリア層(第2の無機バリア層)を形成しているが、十分なガスバリア性および耐湿熱性を有するガスバリア性フィルムが得られることが示されている。 In the present invention, as a preferred layer structure in the case where an inorganic compound layer is formed, a form in which an inorganic compound layer and an inorganic barrier layer are sequentially laminated on a resin substrate as shown in FIG. It is done. This is because the effect of the present invention is more remarkably exhibited in such a layer configuration. That is, when manufacturing a gas barrier film having such a layer structure, an inorganic barrier layer is formed on an inorganic compound layer formed on a resin substrate, but the modification at the stage of forming the inorganic barrier layer is performed. In the quality treatment, oxygen (O 2 ) and moisture may not be sufficiently supplied to the coating film through the resin base material due to the presence of the already formed inorganic compound layer. In this case, the reforming does not proceed uniformly, and not only the heat and moisture resistance but also the initial gas barrier performance may not be sufficient. However, according to the present invention, even such a layer structure has an advantage that a more uniform and dense inorganic barrier layer can be obtained. Actually, in the examples described later, the inorganic barrier layer (second inorganic barrier layer) is formed on the inorganic compound layer (first gas barrier layer) formed on the resin substrate. It has been shown that a gas barrier film having heat resistance and heat-and-moisture resistance can be obtained.
無機化合物層の形成方法は、特に制限されず、物理気相成長法(PVD法)、化学気相成長法(CVD法)などの真空成膜法、または無機化合物を含む液、好ましくはケイ素化合物を含有する液を塗布して形成される塗膜を改質処理して形成する方法(以下、単に塗布法とも称する)などが挙げられる。これらのうち、無機化合物層は、物理気相成長法または化学気相成長法がより好ましく、化学気相成長法が特に好ましい。以下、真空成膜法(物理気相成長法および化学気相成長法)について説明する。 The formation method of the inorganic compound layer is not particularly limited, and is a vacuum film formation method such as physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), or a liquid containing an inorganic compound, preferably a silicon compound. And a method of reforming and forming a coating film formed by applying a liquid containing a liquid (hereinafter also simply referred to as a coating method). Among these, for the inorganic compound layer, physical vapor deposition or chemical vapor deposition is more preferable, and chemical vapor deposition is particularly preferable. Hereinafter, vacuum film forming methods (physical vapor deposition method and chemical vapor deposition method) will be described.
物理気相成長法(Physical Vapor Deposition、PVD法)は、気相中で物質の表面に物理的手法により、目的とする物質、例えば、炭素膜等の薄膜を堆積する方法であり、例えば、スパッタ法(DCスパッタ法、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法、およびマグネトロンスパッタ法等)、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。 The physical vapor deposition method (PVD method) is a method of depositing a target material, for example, a thin film such as a carbon film, on the surface of the material in a gas phase by a physical method. Examples thereof include a DC sputtering method, an RF sputtering method, an ion beam sputtering method, and a magnetron sputtering method, a vacuum deposition method, and an ion plating method.
スパッタ法は、真空チャンバ内にターゲットを設置し、高電圧をかけてイオン化した希ガス元素(通常はアルゴン)をターゲットに衝突させて、ターゲット表面の原子をはじき出し、基材に付着させる方法である。このとき、チャンバ内に窒素ガスや酸素ガスを流すことにより、アルゴンガスによってターゲットからはじき出された元素と、窒素や酸素とを反応させて無機層を形成する、反応性スパッタ法を用いてもよい。 Sputtering is a method in which a target is placed in a vacuum chamber, a rare gas element (usually argon) ionized by applying a high voltage is collided with the target, and atoms on the target surface are ejected and adhered to the substrate. . At this time, a reactive sputtering method may be used in which an inorganic layer is formed by causing nitrogen and oxygen gas to flow into the chamber to react nitrogen and oxygen with an element ejected from the target by argon gas. .
化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition、CVD法)は、基材上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基材表面または気相での化学反応により膜を堆積する方法である。また、化学反応を活性化する目的で、プラズマなどを発生させる方法などがあり、熱CVD法、触媒化学気相成長法、光CVD法、真空プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法など公知のCVD方式等が挙げられる。特に限定されるものではないが、製膜速度や処理面積の観点から、プラズマCVD法を適用することが好ましい。 Chemical vapor deposition (CVD) is a method in which a raw material gas containing a target thin film component is supplied onto a substrate and a film is deposited by a chemical reaction on the substrate surface or in the gas phase. It is. In addition, for the purpose of activating the chemical reaction, there is a method of generating plasma or the like. Known CVD such as thermal CVD method, catalytic chemical vapor deposition method, photo CVD method, vacuum plasma CVD method, atmospheric pressure plasma CVD method, etc. The method etc. are mentioned. Although not particularly limited, it is preferable to apply the plasma CVD method from the viewpoint of film forming speed and processing area.
真空プラズマCVD法、大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法により得られる無機化合物層は、原材料(原料ともいう)である金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、目的の化合物を製造できるため好ましい。プラズマCVD法によるバリア層の形成条件の詳細については、例えば、国際公開第2012/067186の段落「0033」〜「0051」に記載される条件が適宜採用されうる。このような方法により形成される無機化合物層は、酸化物、窒化物、酸窒化物または酸炭化物を含む層であることが好ましい。 The inorganic compound layer obtained by the vacuum plasma CVD method or the plasma CVD method under atmospheric pressure or near atmospheric pressure has conditions such as the raw material (also referred to as raw material) metal compound, decomposition gas, decomposition temperature, input power, etc. This is preferable because the desired compound can be produced. For details of the conditions for forming the barrier layer by the plasma CVD method, for example, the conditions described in paragraphs “0033” to “0051” of International Publication No. 2012/067186 may be appropriately employed. The inorganic compound layer formed by such a method is preferably a layer containing an oxide, nitride, oxynitride or oxycarbide.
以下、CVD法のうち、好適な形態である真空プラズマCVD法について具体的に説明する。 Hereinafter, a vacuum plasma CVD method, which is a preferred form among the CVD methods, will be specifically described.
図3は、本発明に係る無機化合物層の形成に用いられる真空プラズマCVD装置の一例を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of a vacuum plasma CVD apparatus used for forming the inorganic compound layer according to the present invention.
図3において、真空プラズマCVD装置101は、真空槽102を有しており、真空槽102の内部の底面側には、サセプタ105が配置されている。また、真空槽102の内部の天井側には、サセプタ105と対向する位置にカソード電極103が配置されている。真空槽102の外部には、熱媒体循環系106と、真空排気系107と、ガス導入系108と、高周波電源109が配置されている。熱媒体循環系106内には熱媒体が配置されている。熱媒体循環系106には、熱媒体を移動させるポンプと、熱媒体を加熱する加熱装置と、冷却する冷却装置と、熱媒体の温度を測定する温度センサと、熱媒体の設定温度を記憶する記憶装置とを有する加熱冷却装置160が設けられている。図3に記載の真空プラズマCVD装置の詳細については、国際公開番号WO12/014653を参照することができる。 In FIG. 3, the vacuum plasma CVD apparatus 101 has a vacuum chamber 102, and a susceptor 105 is disposed on the bottom surface inside the vacuum chamber 102. Further, a cathode electrode 103 is disposed on the ceiling side inside the vacuum chamber 102 at a position facing the susceptor 105. A heat medium circulation system 106, a vacuum exhaust system 107, a gas introduction system 108, and a high-frequency power source 109 are disposed outside the vacuum chamber 102. A heat medium is disposed in the heat medium circulation system 106. The heat medium circulation system 106 stores a pump for moving the heat medium, a heating device for heating the heat medium, a cooling device for cooling, a temperature sensor for measuring the temperature of the heat medium, and a set temperature of the heat medium. A heating / cooling device 160 having a storage device is provided. For the details of the vacuum plasma CVD apparatus described in FIG. 3, International Publication No. WO12 / 014653 can be referred to.
また、本発明に係るCVD法により形成される無機化合物層の好適な一実施形態として、無機化合物層は構成元素に炭素、ケイ素、および酸素を含むことが好ましい。より好適な形態は、以下の(i)〜(ii)の要件を満たす層である。 As a preferred embodiment of the inorganic compound layer formed by the CVD method according to the present invention, the inorganic compound layer preferably contains carbon, silicon, and oxygen as constituent elements. A more preferable form is a layer that satisfies the following requirements (i) to (ii).
(i)無機化合物層の膜厚方向における無機化合物層表面からの距離(L)と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子の量の比率(ケイ素の原子比)との関係を示すケイ素分布曲線、前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子の量の比率(酸素の原子比)との関係を示す酸素分布曲線、ならびに前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、炭素分布曲線が少なくとも2つの極値を有する、
(ii)炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が3at%以上である。
(I) The distance (L) from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (atom ratio of silicon) A silicon distribution curve showing a relationship, an oxygen distribution curve showing a relationship between the L and the ratio of the amount of oxygen atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (atomic ratio of oxygen), and the L and silicon atoms , Oxygen atoms, and a carbon distribution curve showing a relationship with a ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of carbon atoms (atom ratio of carbon), the carbon distribution curve has at least two extreme values,
(Ii) The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the carbon distribution curve is 3 at% or more.
かような組成を有することで、ガスバリア性と屈曲性を高度に両立する観点から好ましい。 Having such a composition is preferable from the viewpoint of achieving both high gas barrier properties and flexibility.
更に、無機化合物層の全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量(100at%)に対する各原子の平均原子比率が、下記式(A)又は(B)で表される序列の大小関係を有することが、屈曲耐性のさらに向上の点から好ましい。 Furthermore, in the region of 90% or more of the total thickness of the inorganic compound layer, the average atomic ratio of each atom with respect to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (100 at%) is expressed by the following formula (A) or (B): It is preferable from the point of the further improvement of bending tolerance to have the magnitude relationship of the order represented by these.
以下、上記好適な実施形態について説明する。 The preferred embodiment will be described below.
(i)前記無機化合物層の膜厚方向における前記無機化合物層表面からの距離(L)と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子の量の比率(ケイ素の原子比)との関係を示すケイ素分布曲線、前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子の量の比率(酸素の原子比)との関係を示す酸素分布曲線、ならびに前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、炭素分布曲線が少なくとも2つの極値を有することが好ましい。該無機化合物層は、前記炭素分布曲線が少なくとも3つの極値を有することが好ましく、少なくとも4つの極値を有することがより好ましいが、5つ以上有してもよい。炭素分布曲線が少なくとも2つの極値を有することで、炭素原子比率が濃度勾配を有して連続的に変化し、屈曲時のガスバリア性能が高まる。なお、炭素分布曲線の極値の上限は、特に制限されないが、例えば、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。極値の数は、ガスバリア層の膜厚にも起因するため、一概に規定することはできない。 (I) The distance (L) from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (silicon atomic ratio) A distribution curve showing the relationship between L and the oxygen distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of oxygen atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (atomic ratio of oxygen); In the carbon distribution curve showing the relationship with the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (carbon atomic ratio), the carbon distribution curve preferably has at least two extreme values. The inorganic compound layer preferably has at least three extreme values in the carbon distribution curve, more preferably at least four extreme values, but may have five or more. When the carbon distribution curve has at least two extreme values, the carbon atom ratio continuously changes with a concentration gradient, and the gas barrier performance during bending is enhanced. The upper limit of the extreme value of the carbon distribution curve is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, for example. Since the number of extreme values is also caused by the film thickness of the gas barrier layer, it cannot be defined unconditionally.
ここで、少なくとも3つの極値を有する場合においては、前記炭素分布曲線の有する1つの極値および該極値に隣接する極値における前記無機化合物層の膜厚方向における前記無機化合物層の表面からの距離(L)の差の絶対値(以下、単に「極値間の距離」とも称する)が、いずれも200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましく、75nm以下であることが特に好ましい。このような極値間の距離であれば、無機化合物層中に炭素原子比が多い部位(極大値)が適度な周期で存在するため、無機化合物層に適度な屈曲性を付与し、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラックの発生をより有効に抑制・防止できる。なお、本明細書において極値とは、前記無機化合物層の膜厚方向における前記無機化合物層の表面からの距離(L)に対する元素の原子比の極大値または極小値のことをいう。また、本明細書において極大値とは、無機化合物層の表面からの距離を変化させた場合に元素(酸素、ケイ素または炭素)の原子比の値が増加から減少に変わる点であって、かつその点の元素の原子比の値よりも、該点から無機化合物層の膜厚方向における無機化合物層の表面からの距離をさらに4〜20nmの範囲で変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上減少する点のことをいう。すなわち、4〜20nmの範囲で変化させた際に、いずれかの範囲で元素の原子比の値が3at%以上減少していればよい。これは、無機化合物層の膜厚により変動する。例えば、無機化合物層が300nmである場合は、無機化合物層の膜厚方向における無機化合物層の表面からの距離を20nm変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上減少する点が好ましい。さらに、本明細書において極小値とは、無機化合物層の表面からの距離を変化させた場合に元素(酸素、ケイ素または炭素)の原子比の値が減少から増加に変わる点であり、かつその点の元素の原子比の値よりも、該点から無機化合物層の膜厚方向における無機化合物層の表面からの距離をさらに4〜20nmの範囲で変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上増加する点のことをいう。すなわち、4〜20nmの範囲で変化させた際に、いずれかの範囲で元素の原子比の値が3at%以上増加していればよい。ここで、少なくとも3つの極値を有する場合の、極値間の距離の下限は、極値間の距離が小さいほどガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果が高いため、特に制限されない。 Here, in the case of having at least three extreme values, from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer at one extreme value of the carbon distribution curve and the extreme value adjacent to the extreme value. The absolute value of the difference in distance (L) (hereinafter also simply referred to as “distance between extreme values”) is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and 75 nm or less. Is particularly preferred. If the distance is between such extreme values, the inorganic compound layer has a portion having a large carbon atom ratio (maximum value) with an appropriate period, so that the inorganic compound layer is provided with appropriate flexibility and gas barrier properties. Generation of cracks when the film is bent can be more effectively suppressed / prevented. In this specification, the extreme value means the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of the element to the distance (L) from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer. In this specification, the maximum value is a point where the value of the atomic ratio of an element (oxygen, silicon, or carbon) changes from increasing to decreasing when the distance from the surface of the inorganic compound layer is changed, and The value of the atomic ratio of the element at the position where the distance from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer from the point is further changed within the range of 4 to 20 nm rather than the value of the atomic ratio of the element at that point This is the point where the value decreases by 3 at% or more. That is, when changing in the range of 4 to 20 nm, the atomic ratio value of the element should be reduced by 3 at% or more in any range. This varies depending on the film thickness of the inorganic compound layer. For example, when the inorganic compound layer is 300 nm, it is preferable that the atomic ratio value of the element at a position where the distance from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer is changed by 20 nm is reduced by 3 at% or more. . Further, in this specification, the minimum value is a point where the value of the atomic ratio of an element (oxygen, silicon or carbon) changes from decrease to increase when the distance from the surface of the inorganic compound layer is changed, and The value of the atomic ratio of the element at the position where the distance from the surface in the film thickness direction of the inorganic compound layer from the point in the film thickness direction of the inorganic compound layer is further changed in the range of 4 to 20 nm than the value of the atomic ratio of the element at the point. The point that increases by 3 at% or more. That is, when changing in the range of 4 to 20 nm, the atomic ratio value of the element only needs to increase by 3 at% or more in any range. Here, the lower limit of the distance between the extreme values in the case of having at least three extreme values is particularly high because the smaller the distance between the extreme values, the higher the effect of suppressing / preventing crack generation when the gas barrier film is bent. Not limited.
さらに、該無機化合物層は、(ii)前記炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値が3at%以上であることが好ましく、5at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることがさらに好ましい。炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値が3at%以上であることで、屈曲時のガスバリア性能が高まる。なお、本明細書において、「最大値」とは、各元素の分布曲線において最大となる各元素の原子比であり、極大値のなかで最も高い値である。同様にして、本明細書において、「最小値」とは、各元素の分布曲線において最小となる各元素の原子比であり、極小値のなかで最も低い値である。 Further, in the inorganic compound layer, (ii) the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atomic ratio in the carbon distribution curve is preferably 3 at% or more, and more preferably 5 at% or more. And more preferably 7 at% or more. When the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the carbon distribution curve is 3 at% or more, the gas barrier performance during bending is enhanced. In the present specification, the “maximum value” is the maximum atomic ratio of each element in the distribution curve of each element, and is the highest value among the maximum values. Similarly, in this specification, the “minimum value” is an atomic ratio of each element that is minimum in the distribution curve of each element, and is the lowest value among the minimum values.
また、無機化合物層の膜厚の90%以上(上限:100%)の領域で、(酸素の原子比)、(ケイ素の原子比)、(炭素の原子比)の順で多い(原子比がO>Si>C)ことが好ましい。かような条件となることで、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性や屈曲性が十分となる。ここで、上記炭素分布曲線において、上記(酸素の原子比)、(ケイ素の原子比)および(炭素の原子比)の関係は、ガスバリア層の膜厚の、少なくとも90%以上(上限:100%)の領域で満たされることがより好ましく、少なくとも93%以上(上限:100%)の領域で満たされることがより好ましい。ここで、ガスバリア層の膜厚の少なくとも90%以上とは、ガスバリア層中で連続していなくてもよく、単に90%以上の部分で上記した関係を満たしていればよい。 Further, in the region of 90% or more (upper limit: 100%) of the film thickness of the inorganic compound layer, (atomic ratio of oxygen), (atomic ratio of silicon), and (atomic ratio of carbon) increase in this order (atomic ratio is O> Si> C) is preferred. By satisfying such conditions, the resulting gas barrier film has sufficient gas barrier properties and flexibility. Here, in the carbon distribution curve, the relationship between the above (atomic ratio of oxygen), (atomic ratio of silicon) and (atomic ratio of carbon) is at least 90% or more (upper limit: 100%) of the film thickness of the gas barrier layer. ) And more preferably at least 93% or more (upper limit: 100%). Here, the term “at least 90% or more of the film thickness of the gas barrier layer” does not need to be continuous in the gas barrier layer.
前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、前記炭素分布曲線、および前記酸素炭素分布曲線は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は膜厚方向における前記無機化合物層の膜厚方向における前記無機化合物層の表面からの距離(L)に概ね相関することから、「無機化合物層の膜厚方向における無機化合物層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出される無機化合物層の表面からの距離を採用することができる。なお、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線および酸素炭素分布曲線は、下記測定条件にて作成することができる。 The silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, the carbon distribution curve, and the oxygen carbon distribution curve are obtained by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement and rare gas ion sputtering such as argon in combination. Thus, it can be created by so-called XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample. A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio (unit: at%) of each element and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time, the etching time is generally correlated with the distance (L) from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer. Therefore, as the “distance from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of the inorganic compound layer”, the surface of the inorganic compound layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement The distance from can be adopted. The silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and oxygen carbon distribution curve can be prepared under the following measurement conditions.
(測定条件)
エッチングイオン種:アルゴン(Ar+)
エッチング速度(SiO2熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO2換算値):10nm
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名"VG Theta Probe"
照射X線:単結晶分光AlKα
X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形。
(Measurement condition)
Etching ion species: Argon (Ar + )
Etching rate (SiO 2 thermal oxide equivalent value): 0.05 nm / sec
Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm
X-ray photoelectron spectrometer: Model name "VG Theta Probe", manufactured by Thermo Fisher Scientific
Irradiation X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
X-ray spot and its size: 800 × 400 μm oval.
上記のプラズマCVD法により形成される無機化合物層の膜厚(乾燥膜厚)は、特に制限されない。例えば、該無機化合物層の1層当たりの膜厚は、20〜3000nmであることが好ましく、50〜2500nmであることがより好ましく、30〜1000nmであることが特に好ましい。このような膜厚であれば、ガスバリア性フィルムは、優れたガスバリア性および屈曲時のクラック発生抑制/防止効果を発揮できる。なお、上記のプラズマCVD法により形成される無機化合物層が2層以上から構成される場合には、各無機化合物層が上記したような膜厚を有することが好ましい。 The film thickness (dry film thickness) of the inorganic compound layer formed by the plasma CVD method is not particularly limited. For example, the film thickness per layer of the inorganic compound layer is preferably 20 to 3000 nm, more preferably 50 to 2500 nm, and particularly preferably 30 to 1000 nm. With such a film thickness, the gas barrier film can exhibit excellent gas barrier properties and the effect of suppressing / preventing cracking during bending. In addition, when the inorganic compound layer formed by said plasma CVD method is comprised from 2 or more layers, it is preferable that each inorganic compound layer has a film thickness as mentioned above.
本発明において、膜面全体において均一でかつ優れたガスバリア性を有する無機化合物層を形成するという観点から、前記無機化合物層が膜面方向(無機化合物層の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。ここで、無機化合物層が膜面方向において実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定により無機化合物層の膜面の任意の2箇所の測定箇所について前記酸素分布曲線、前記炭素分布曲線および前記酸素炭素分布曲線を作成した場合に、その任意の2箇所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値が、互いに同じであるかもしくは5at%以内の差であることをいう。 In the present invention, from the viewpoint of forming an inorganic compound layer having a uniform and excellent gas barrier property over the entire film surface, the inorganic compound layer is substantially in the film surface direction (direction parallel to the surface of the inorganic compound layer). Preferably it is uniform. Here, the fact that the inorganic compound layer is substantially uniform in the film surface direction means that the oxygen distribution curve, the carbon distribution curve, and the carbon distribution curve at any two measurement points on the film surface of the inorganic compound layer by XPS depth profile measurement. When an oxygen carbon distribution curve is created, the number of extreme values of the carbon distribution curve obtained at any two measurement points is the same, and the maximum and minimum carbon atomic ratios in each carbon distribution curve The absolute value of the difference between the values is the same as each other or within 5 at%.
さらに、本発明においては、前記炭素分布曲線は実質的に連続であることが好ましい。ここで、炭素分布曲線が実質的に連続とは、炭素分布曲線における炭素の原子比が不連続に変化する部分を含まないことを意味し、具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出される前記無機化合物層のうちの少なくとも1層の膜厚方向における該無機化合物層の表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素の原子比(C、単位:at%)との関係において、下記数式1で表される条件を満たすことをいう。 Furthermore, in the present invention, it is preferable that the carbon distribution curve is substantially continuous. Here, the carbon distribution curve is substantially continuous means that the carbon distribution curve does not include a portion where the atomic ratio of carbon changes discontinuously. Specifically, the carbon distribution curve is calculated from the etching rate and the etching time. Between the distance (x, unit: nm) from the surface of the inorganic compound layer in the film thickness direction of at least one of the inorganic compound layers to be applied and the atomic ratio of carbon (C, unit: at%) Means satisfying the condition represented by the following formula 1.
本発明に係るガスバリア性フィルムにおいて、上記条件(i)〜(ii)を全て満たす無機化合物層は、1層のみを備えていてもよいし2層以上を備えていてもよい。さらに、このような無機化合物層を2層以上備える場合には、複数の無機化合物層の材質は、同一であってもよいし異なっていてもよい。 In the gas barrier film according to the present invention, the inorganic compound layer that satisfies all of the above conditions (i) to (ii) may include only one layer, or may include two or more layers. Furthermore, when two or more such inorganic compound layers are provided, the materials of the plurality of inorganic compound layers may be the same or different.
本発明では、無機化合物層の形成方法は特に制限されず、従来と方法を同様にしてあるいは適宜修飾して適用できる。無機化合物層は、好ましくは化学気相成長(CVD)法、特に、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD、PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)、以下、単に「プラズマCVD法」とも称する)により形成され、基材を一対の成膜ローラー上に配置し、前記一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させるプラズマCVD法により形成されることがより好ましい。 In the present invention, the method for forming the inorganic compound layer is not particularly limited, and the conventional method and the method can be applied in the same manner or appropriately modified. The inorganic compound layer is preferably formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, particularly a plasma chemical vapor deposition method (plasma CVD, PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), hereinafter, also simply referred to as “plasma CVD method”). More preferably, the substrate is formed by a plasma CVD method in which a base material is disposed on a pair of film forming rollers and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers.
以下では、基材を一対の成膜ローラー上に配置し、前記一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させるプラズマCVD法により、基材上に無機化合物層を形成する方法を説明する。 In the following, a method for forming an inorganic compound layer on a base material by a plasma CVD method in which the base material is disposed on a pair of film forming rollers and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers will be described. .
本発明に係る無機化合物層を基材の表面上に形成させる方法としては、ガスバリア性の観点から、プラズマCVD法を採用することが好ましい。なお、前記プラズマCVD法はペニング放電プラズマ方式のプラズマCVD法であってもよい。 As a method of forming the inorganic compound layer according to the present invention on the surface of the substrate, it is preferable to employ a plasma CVD method from the viewpoint of gas barrier properties. The plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.
また、プラズマCVD法においてプラズマを発生させる際には、複数の成膜ローラーの間の空間にプラズマ放電を発生させることが好ましく、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれに基材を配置して、一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させることがより好ましい。このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に基材を配置して、かかる一対の成膜ローラー間に放電することにより、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面部分を成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面部分も同時に成膜することが可能となって効率よく薄膜を製造できるばかりか、通常のローラーを使用しないプラズマCVD法と比較して成膜レートを倍にでき、なおかつ、略同一である構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となり、効率よく上記条件(i)〜(ii)を全て満たす層を形成することが可能となる。 Further, when plasma is generated in the plasma CVD method, it is preferable to generate plasma discharge in a space between a plurality of film forming rollers. A pair of film forming rollers is used, and each of the pair of film forming rollers is used. More preferably, a substrate is placed and discharged between a pair of film forming rollers to generate plasma. In this way, by using a pair of film forming rollers, placing a base material on the pair of film forming rollers, and discharging between the pair of film forming rollers, one film forming roller It is possible not only to produce a thin film efficiently because it is possible to form a film on the surface part of the base material existing in the film while simultaneously forming a film on the surface part of the base material present on the other film forming roller. The film formation rate can be doubled compared to the plasma CVD method without using any roller, and since it is possible to form a film having a structure that is substantially the same, it is possible to at least double the extreme value in the carbon distribution curve, It becomes possible to efficiently form a layer that satisfies all of the above conditions (i) to (ii).
また、このようにして一対の成膜ローラー間に放電する際には、前記一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが好ましい。さらに、このようなプラズマCVD法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物と酸素とを含むものが好ましく、その成膜ガス中の酸素の含有量は、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量未満であることが好ましい。また、本発明のガスバリア性フィルムにおいては、前記無機化合物層が連続的な成膜プロセスにより形成された層であることが好ましい。 Further, when discharging between the pair of film forming rollers in this way, it is preferable to reverse the polarities of the pair of film forming rollers alternately. Further, the film forming gas used in such a plasma CVD method preferably includes an organic silicon compound and oxygen, and the content of oxygen in the film forming gas is determined by the organosilicon compound in the film forming gas. It is preferable that the amount of oxygen be less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation. In the gas barrier film of the present invention, the inorganic compound layer is preferably a layer formed by a continuous film forming process.
また、本発明に係るガスバリア性フィルムは、生産性の観点から、ロールツーロール方式で前記基材の表面上に前記無機化合物層を形成させることが好ましい。また、このようなプラズマCVD法により無機化合物層を製造する際に用いることが可能な装置としては、特に制限されないが、少なくとも一対の成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ前記一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図4に示す製造装置を用いた場合には、プラズマCVD法を利用しながらロールツーロール方式で製造することも可能となる。 Moreover, it is preferable that the gas barrier film which concerns on this invention forms the said inorganic compound layer on the surface of the said base material by a roll-to-roll system from a viewpoint of productivity. In addition, an apparatus that can be used for manufacturing an inorganic compound layer by such a plasma CVD method is not particularly limited, and includes at least a pair of film forming rollers and a plasma power source, and the pair of components. It is preferable that the apparatus has a configuration capable of discharging between the film rollers. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 is used, the apparatus is manufactured by a roll-to-roll method using the plasma CVD method. It is also possible to do.
以下、図4を参照しながら、基材を一対の成膜ローラー上に配置し、前記一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させるプラズマCVD法による無機化合物層の形成方法について、より詳細に説明する。なお、図4は、本製造方法より無機化合物層を製造するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。また、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, with reference to FIG. 4, the base material is disposed on a pair of film forming rollers, and a method for forming an inorganic compound layer by a plasma CVD method in which plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers. This will be described in detail. FIG. 4 is a schematic view showing an example of a production apparatus that can be suitably used for producing an inorganic compound layer by this production method. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図4に示す製造装置31は、送り出しローラー32と、搬送ローラー33、34、35、36と、成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、成膜ローラー39および40の内部に設置された磁場発生装置43、44と、巻取りローラー45とを備えている。また、このような製造装置においては、少なくとも成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、磁場発生装置43、44とが図示を省略した真空チャンバ内に配置されている。さらに、このような製造装置31において前記真空チャンバは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバ内の圧力を適宜調整することが可能となっている。装置に関する詳細は従来公知の文献、例えば、特開2011−73430号公報を参照することができる。 4 includes a feed roller 32, transport rollers 33, 34, 35, and 36, film forming rollers 39 and 40, a gas supply pipe 41, a plasma generating power source 42, and a film forming roller 39. And magnetic field generators 43 and 44 installed inside 40 and a winding roller 45. In such a manufacturing apparatus, at least the film forming rollers 39 and 40, the gas supply pipe 41, the plasma generating power source 42, and the magnetic field generating apparatuses 43 and 44 are arranged in a vacuum chamber (not shown). ing. Further, in such a manufacturing apparatus 31, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump. Details regarding the apparatus can be referred to conventionally known documents, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-73430.
上記したように、本実施形態のより好ましい態様としては、本発明に係る無機化合物層を、図4に示す対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロールツーロール方式)を用いたプラズマCVD法によって成膜する。これは、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロールツーロール方式)を用いて量産する場合に、可撓性(屈曲性)に優れ、機械的強度、特にロールツーロールでの搬送時の耐久性と、ガスバリア性能とが両立する無機化合物層を効率よく製造することができるためである。このような製造装置は、太陽電池や電子部品などに使用される温度変化に対する耐久性が求められるガスバリア性フィルムを、安価でかつ容易に量産することができる点でも優れている。 As described above, as a more preferable aspect of the present embodiment, the inorganic compound layer according to the present invention is formed by the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having the counter roll electrode shown in FIG. Film. This is excellent in flexibility (flexibility) and mechanical strength, especially when transported by roll-to-roll, when mass-produced using a plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having a counter roll electrode. This is because it is possible to efficiently produce an inorganic compound layer having both gas barrier performance and gas barrier performance. Such a manufacturing apparatus is also excellent in that it can inexpensively and easily mass-produce gas barrier films that are required for durability against temperature changes used in solar cells and electronic components.
[アンカーコート層(アンカー層)]
本発明に係る樹脂基材の表面には、接着性(密着性)の向上を目的として、アンカーコート層(アンカー層)を易接着層として形成してもよい。このアンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を、1種または2種以上併せて使用することができる。上記アンカーコート剤は、市販品を使用してもよい。具体的には、シロキサン系UV硬化型ポリマー溶液(信越化学工業株式会社製、「X−12−2400」の3%イソプロピルアルコール溶液)を用いることができる。
[Anchor coat layer (anchor layer)]
On the surface of the resin substrate according to the present invention, an anchor coat layer (anchor layer) may be formed as an easy adhesion layer for the purpose of improving adhesiveness (adhesion). The anchor coating agent used in this anchor coat layer includes polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, (meth) acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl. Titanate etc. can be used 1 type or in combination of 2 or more types. A commercially available product may be used as the anchor coating agent. Specifically, a siloxane-based UV curable polymer solution (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3% isopropyl alcohol solution of “X-12-2400”) can be used.
これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により基材上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1〜5g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。なお、市販の易接着層付き基材を用いてもよい。 Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on a substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, and the like, and is coated by drying and removing the solvent, diluent, etc. Can do. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state). A commercially available base material with an easy-adhesion layer may be used.
または、アンカーコート層は、物理蒸着法または化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008−142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化ケイ素を主体とした無機膜を形成することもできる。 Alternatively, the anchor coat layer can be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. For example, as described in JP-A-2008-142941, an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like.
また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5〜10.0μm程度が好ましい。 The thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10.0 μm.
[ブリードアウト防止層]
本発明のガスバリア性フィルムは、バリア層を設ける面とは反対側の基材面にブリードアウト防止層を有してもよい。
[Bleed-out prevention layer]
The gas barrier film of the present invention may have a bleed-out prevention layer on the base material surface opposite to the surface on which the barrier layer is provided.
ブリードアウト防止層は、フィルムを加熱した際に、フィルム中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で、設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。 The bleed-out prevention layer is provided for the purpose of suppressing a phenomenon that, when the film is heated, unreacted oligomers and the like are transferred from the film to the surface and contaminate the contact surface. The bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.
ブリードアウト防止層の構成材料、形成方法、膜厚などは、特開2013−52561号公報の段落「0249」〜「0262」に開示される材料、方法などが適宜採用される。 As the constituent material, forming method, film thickness and the like of the bleed-out prevention layer, the materials and methods disclosed in paragraphs “0249” to “0262” of JP2013-52561A are appropriately employed.
本発明のガスバリア性フィルムは、上記アンカーコート層またはブリードアウト防止層以外にも、透明導電層、プライマー層等の他の機能層を有していてもよい。機能層については、上述したもののほか、特開2006−289627号公報の段落「0036」〜「0039」に記載されているものを好ましく採用できる。 The gas barrier film of the present invention may have other functional layers such as a transparent conductive layer and a primer layer in addition to the anchor coat layer or the bleed-out prevention layer. As the functional layer, in addition to those described above, those described in paragraphs “0036” to “0039” of JP-A-2006-289627 can be preferably employed.
<ガスバリア性フィルムの用途>
本発明のガスバリア性フィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等)によって性能が劣化するに好ましく用いることができる。したがって、本発明は、電子デバイス本体と本発明に係るガスバリア性フィルムまたは本発明の方法によって製造されるガスバリア性フィルムとを含む、電子デバイスをも提供する。
<Use of gas barrier film>
The gas barrier film of the present invention can be preferably used for performance deterioration due to chemical components in the air (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.). Therefore, this invention also provides the electronic device containing the electronic device main body and the gas barrier film which concerns on this invention, or the gas barrier film manufactured by the method of this invention.
デバイスの例としては、例えば、有機EL素子、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)等の電子デバイスを挙げることができる。本発明の効果がより効率的に得られるという観点から、有機EL素子または太陽電池に好ましく用いられ、有機EL素子に特に好ましく用いられる。 Examples of devices include electronic devices such as organic EL elements, liquid crystal display elements (LCD), thin film transistors, touch panels, electronic paper, and solar cells (PV). From the viewpoint that the effect of the present invention can be obtained more efficiently, it is preferably used for an organic EL device or a solar cell, and particularly preferably used for an organic EL device.
本発明のガスバリア性フィルムは、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、本発明は、電子デバイス本体と、本発明のガスバリア性フィルムとを含む電子デバイスをも提供する。具体的には、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のガスバリア性フィルムを設ける。なお、ガスバリア性フィルムを設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。 The gas barrier film of the present invention can also be used for device film sealing. That is, the present invention also provides an electronic device including the electronic device body and the gas barrier film of the present invention. Specifically, the gas barrier film of the present invention is provided on the surface of the device itself as a support. Note that the device may be covered with a protective layer before providing the gas barrier film.
本発明のガスバリア性フィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリア性フィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。 The gas barrier film of the present invention can also be used as a device substrate or a film for sealing by a solid sealing method. The solid sealing method is a method in which after a protective layer is formed on a device, an adhesive layer and a gas barrier film are stacked and cured. Although there is no restriction | limiting in particular in an adhesive agent, A thermosetting epoxy resin, a photocurable acrylate resin, etc. are illustrated.
(有機EL素子)
ガスバリア性フィルムを用いた有機EL素子の例は、特開2007−30387号公報に詳しく記載されている。
(Organic EL device)
An example of an organic EL element using a gas barrier film is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-30387.
(液晶表示素子)
反射型液晶表示装置は、下から順に、下基板、反射電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、透明電極、上基板、λ/4板、そして偏光膜からなる構成を有する。本発明におけるガスバリア性フィルムは、前記透明電極基板および上基板として使用することができる。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を反射電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。透過型液晶表示装置は、下から順に、バックライト、偏光板、λ/4板、下透明電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、上透明電極、上基板、λ/4板および偏光膜からなる構成を有する。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を下透明電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。液晶セルの種類は特に限定されないが、より好ましくはTN型(Twisted Nematic)、STN型(Super Twisted Nematic)またはHAN型(Hybrid Aligned Nematic)、VA型(Vertically Alignment)、ECB型(Electrically Controlled Birefringence)、OCB型(Optically Compensated Bend)、IPS型(In-Plane Switching)、CPA型(Continuous Pinwheel Alignment)であることが好ましい。
(Liquid crystal display element)
The reflective liquid crystal display device has a configuration including a lower substrate, a reflective electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, a transparent electrode, an upper substrate, a λ / 4 plate, and a polarizing film in order from the bottom. The gas barrier film in the present invention can be used as the transparent electrode substrate and the upper substrate. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the reflective electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode. The transmissive liquid crystal display device includes, in order from the bottom, a backlight, a polarizing plate, a λ / 4 plate, a lower transparent electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, an upper transparent electrode, an upper substrate, a λ / 4 plate, and a polarization It has the structure which consists of a film | membrane. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the lower transparent electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode. The type of the liquid crystal cell is not particularly limited, but more preferably TN type (Twisted Nematic), STN type (Super Twisted Nematic), HAN type (Hybrid Aligned Nematic), VA type (Vertically Alignment), ECB type (Electrically Controlled Birefringence) OCB type (Optically Compensated Bend), IPS type (In-Plane Switching), and CPA type (Continuous Pinwheel Alignment) are preferable.
(太陽電池)
本発明のガスバリア性フィルムは、太陽電池素子の封止フィルムとしても用いることができる。ここで、本発明のガスバリア性フィルムは、バリア層が太陽電池素子に近い側となるように封止することが好ましい。本発明のガスバリア性フィルムが好ましく用いられる太陽電池素子としては、特に制限はないが、例えば、単結晶シリコン系太陽電池素子、多結晶シリコン系太陽電池素子、シングル接合型、またはタンデム構造型等で構成されるアモルファスシリコン系太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等のIII−V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)等のII−VI族化合物半導体太陽電池素子、銅/インジウム/セレン系(いわゆる、CIS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン系(いわゆる、CIGS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系(いわゆる、CIGSS系)等のI−III−VI族化合物半導体太陽電池素子、色素増感型太陽電池素子、有機太陽電池素子等が挙げられる。なかでも、本発明においては、上記太陽電池素子が、銅/インジウム/セレン系(いわゆる、CIS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン系(いわゆる、CIGS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系(いわゆる、CIGSS系)等のI−III−VI族化合物半導体太陽電池素子、有機太陽電池素子であることが好ましい。
(Solar cell)
The gas barrier film of the present invention can also be used as a sealing film for solar cell elements. Here, the gas barrier film of the present invention is preferably sealed so that the barrier layer is closer to the solar cell element. The solar cell element in which the gas barrier film of the present invention is preferably used is not particularly limited. For example, it is a single crystal silicon solar cell element, a polycrystalline silicon solar cell element, a single junction type, or a tandem structure type. Amorphous silicon-based solar cell elements, III-V compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (InP), II-VI compound semiconductor solar cell elements such as cadmium tellurium (CdTe), I / III- such as copper / indium / selenium system (so-called CIS system), copper / indium / gallium / selenium system (so-called CIGS system), copper / indium / gallium / selenium / sulfur system (so-called CIGS system) Group VI compound semiconductor solar cell element, dye-sensitized solar cell element, organic solar cell element, etc. And the like. In particular, in the present invention, the solar cell element includes a copper / indium / selenium system (so-called CIS system), a copper / indium / gallium / selenium system (so-called CIGS system), copper / indium / gallium / selenium / A sulfur-based (so-called CIGSS-based) I-III-VI group compound semiconductor solar cell element or organic solar cell element is preferable.
(その他)
その他の適用例としては、特表平10−512104号公報に記載の薄膜トランジスタ、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載のタッチパネル、特開2000−98326号公報に記載の電子ペーパー、特表2013−554018号公報に記載のディスプレイ用光学部材等が挙げられる。
(Other)
As other application examples, the thin film transistor described in JP-A-10-512104, the touch panel described in JP-A-5-127822, JP-A-2002-48913, etc., described in JP-A-2000-98326. And an optical member for display described in JP 2013-554018 A.
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。また、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。また、下記操作において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%の条件で行う。 The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples. Further, in the examples, “part” or “%” is used, but “part by mass” or “% by mass” is expressed unless otherwise specified. Moreover, in the following operation, unless otherwise specified, the measurement of the operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50%.
(比較例1:ガスバリア性フィルム101の作製)
〔無機化合物層(第1のバリア層)の形成(プラズマCVD法)〕
株式会社きもと製のクリアハードコートを施したPET基材(125μm厚)を、図4に示されるような製造装置31にセットして、搬送させた。次いで、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に磁場を印加すると共に、成膜ローラー39と成膜ローラー40にそれぞれ電力を供給して、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に放電してプラズマを発生させた。次いで、形成された放電領域に、成膜ガス(原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と反応ガスとして酸素ガス(放電ガスとしても機能する)との混合ガスを供給し、基材2上に、プラズマCVD法にてガスバリア性の薄膜(珪素、酸素、炭素を含む無機化合物層、第1のバリア層)を形成した。無機化合物層の厚みは、150nmであった。
(Comparative Example 1: Production of gas barrier film 101)
[Formation of inorganic compound layer (first barrier layer) (plasma CVD method)]
A PET base material (125 μm thick) provided with Kimoto's clear hard coat was set in a manufacturing apparatus 31 as shown in FIG. 4 and conveyed. Next, a magnetic field is applied between the film forming roller 39 and the film forming roller 40, and electric power is supplied to the film forming roller 39 and the film forming roller 40, respectively. Was discharged to generate plasma. Next, a film forming gas (mixed gas of hexamethyldisiloxane (HMDSO) as a source gas and oxygen gas (which also functions as a discharge gas) as a source gas) is supplied to the formed discharge region, A gas barrier thin film (inorganic compound layer containing silicon, oxygen, and carbon, first barrier layer) was formed by plasma CVD, and the thickness of the inorganic compound layer was 150 nm.
成膜条件は、以下の通りとした;
(成膜条件)
原料ガスの供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute、
0℃、1気圧基準)
酸素ガスの供給量:500sccm(0℃、1気圧基準)
真空チャンバー内の真空度:2Pa
プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW
プラズマ発生用電源の周波数:70kHz
フィルムの搬送速度:1.0m/min。
The film formation conditions were as follows:
(Deposition conditions)
Source gas supply: 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute,
0 ° C, 1 atm standard)
Oxygen gas supply amount: 500 sccm (0 ° C., 1 atm standard)
Degree of vacuum in the vacuum chamber: 2Pa
Applied power from the power source for plasma generation: 0.8 kW
Frequency of power source for plasma generation: 70 kHz
Film conveyance speed: 1.0 m / min.
〔無機バリア層(第2のバリア層)の形成(塗布法)〕
(ポリシラザン含有塗布液の調製および成膜)
ポリシラザン含有塗布液の調製は窒素で充填したグローブボックス中(酸素濃度<10ppm、水分濃度<10ppmの環境)で行った。また、バリア層の塗布成膜は、通常大気環境下(具体的には、25℃、60%RHの環境下)で行った。
[Formation of inorganic barrier layer (second barrier layer) (coating method)]
(Preparation and film formation of polysilazane-containing coating solution)
The polysilazane-containing coating solution was prepared in a glove box filled with nitrogen (oxygen concentration <10 ppm, moisture concentration <10 ppm environment). The barrier layer was formed by coating in a normal atmospheric environment (specifically, an environment of 25 ° C. and 60% RH).
無触媒のパーヒドロポリシラザン(PHPS)を20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を5質量%含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、4:1の割合(質量比)で混合し(攪拌速度:200rpm)、さらにジブチルエーテルと2,2,4−トリメチルペンタンとの質量比が65:35となるように混合した溶媒で、塗布液の固形分(パーヒドロポリシラザンの濃度)が2.7質量%になるように調製し塗布液(1)とした。 A dibutyl ether solution containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane (PHPS) (manufactured by AZ Electronic Materials, Aquamica (registered trademark) NN120-20), and an amine catalyst (N, N, N ′, N′— A perhydropolysilazane 20 mass% dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NAX120-20) containing 5 mass% of tetramethyl-1,6-diaminohexane (TMDAH)) and 4 1 (mixing ratio) (stirring speed: 200 rpm), and a solvent mixed so that the mass ratio of dibutyl ether and 2,2,4-trimethylpentane is 65:35. The coating liquid (1) was prepared so that the solid content (perhydropolysilazane concentration) was 2.7% by mass. And the.
パーヒドロポリシラザンの分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。測定条件は以下の通りである。 The molecular weight distribution of perhydropolysilazane can be measured by gel permeation chromatography (GPC). The measurement conditions are as follows.
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
カラム:Tskgel G2000HxL(東ソー社製)を3本、同G4000を1本接続して使用する。
Solvent: THF (tetrahydrofuran)
Column: Three Tskel G2000HxL (manufactured by Tosoh Corporation) and one G4000 are connected and used.
カラム温度:40℃
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ:L6000(日立製作所(株)製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:標準ポリスチレンSTK standardポリスチレン(東ソー社製)、数平均分子量(Mn)=1.0×105〜1.0×102までの標準サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に選択した。
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI Model 504 (GL Science Co., Ltd.)
Pump: L6000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Flow rate: 1.0 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation), number average molecular weight (Mn) = 1.0 × 10 5 to 1.0 × 10 2 Standard calibration curves are used. Thirteen samples were selected at approximately equal intervals.
ここで上記塗布液(1)について前述の通りGPC測定を行った。 Here, GPC measurement was performed on the coating solution (1) as described above.
数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出した。
その結果、Mw/Mnは10であった。
The mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined, and the degree of dispersion (Mw / Mn) was calculated.
As a result, Mw / Mn was 10.
上記で得られた塗布液を、スピンコーターにて、上記の無機化合物層上に、厚さ(乾燥膜厚)が80nmになるよう成膜し、80℃のホットプレートで1分間追加加熱処理を行い、ポリシラザン塗膜(前駆層)を形成した。 The coating solution obtained above is formed on the inorganic compound layer with a spin coater so that the thickness (dry film thickness) is 80 nm, and subjected to additional heat treatment for 1 minute on an 80 ° C. hot plate. A polysilazane coating film (precursor layer) was formed.
ポリシラザン塗膜を形成した後、下記の方法に従って、172nmの真空紫外線を6000mJ/cm2になるように照射して、無機バリア層(第2のバリア層)を無機化合物層(第1のバリア層)上に形成した。このようにして、ガスバリア性フィルム101を作製した。 After forming the polysilazane coating film, the inorganic barrier layer (second barrier layer) is irradiated with a vacuum ultraviolet ray of 172 nm so as to be 6000 mJ / cm 2 according to the following method to form an inorganic compound layer (first barrier layer). ) Formed on top. Thus, the gas barrier film 101 was produced.
〈真空紫外線照射条件・照射エネルギーの測定〉
真空紫外線照射は、図2に模式図で示した装置を用いて行った。図2において、21は装置チャンバであり、図示しないガス供給口から内部に窒素と酸素とを適量供給し、図示しないガス排出口から排気することで、チャンバ内部から実質的に水蒸気を除去し、酸素濃度を所定の濃度に維持することができる。ここでは酸素濃度を1,000体積ppmに調節して真空紫外線照射を行った。なお、チャンバ内の酸素濃度は、酸素濃度計(東レエンジニアリング社製ジルコニア型酸素濃度計LC−450A)を用いて測定した。22は172nmの真空紫外線を照射する二重管構造を有するXeエキシマランプ、23は外部電極を兼ねるエキシマランプのホルダーである。24は試料ステージである。試料ステージ24は、図示しない移動手段により装置チャンバ21内を水平に所定の速度で往復移動することができる。また、試料ステージ24は図示しない加熱手段により、所定の温度に維持することができる。ここでは100℃に設定した。25はポリシラザン塗膜が形成された試料である。試料ステージが水平移動する際、試料の塗布層表面と、エキシマランプ管面との最短距離が6mmとなるように試料ステージの高さが調整されている。26は遮光板であり、Xeエキシマランプ22のエージング中に試料の塗布層に真空紫外光が照射されないようにしている。
<Measurement of vacuum ultraviolet irradiation conditions and irradiation energy>
The vacuum ultraviolet irradiation was performed using the apparatus schematically shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes an apparatus chamber, which supplies appropriate amounts of nitrogen and oxygen from a gas supply port (not shown) to the inside and exhausts gas from a gas discharge port (not shown), thereby substantially removing water vapor from the inside of the chamber. The oxygen concentration can be maintained at a predetermined concentration. Here, vacuum ultraviolet irradiation was performed with the oxygen concentration adjusted to 1,000 ppm by volume. The oxygen concentration in the chamber was measured using an oxygen concentration meter (zirconia oxygen concentration meter LC-450A manufactured by Toray Engineering Co., Ltd.). Reference numeral 22 denotes an Xe excimer lamp having a double tube structure that irradiates vacuum ultraviolet rays of 172 nm, and reference numeral 23 denotes an excimer lamp holder that also serves as an external electrode. Reference numeral 24 denotes a sample stage. The sample stage 24 can be reciprocated horizontally at a predetermined speed in the apparatus chamber 21 by a moving means (not shown). The sample stage 24 can be maintained at a predetermined temperature by a heating means (not shown). Here, the temperature was set to 100 ° C. Reference numeral 25 denotes a sample on which a polysilazane coating film is formed. When the sample stage moves horizontally, the height of the sample stage is adjusted so that the shortest distance between the surface of the sample coating layer and the excimer lamp tube surface is 6 mm. Reference numeral 26 denotes a light shielding plate, which prevents the application layer of the sample from being irradiated with vacuum ultraviolet light during aging of the Xe excimer lamp 22.
真空紫外線照射工程で塗膜表面に照射されるエネルギーは、浜松ホトニクス株式会社製の紫外線積算光量計:C8026/H8025 UV POWER METERを用い、172nmのセンサヘッドを用いて測定した。測定に際しては、Xeエキシマランプ管面とセンサヘッドの測定面との最短距離が、6mmとなるようにセンサヘッドを試料ステージ24中央に設置し、かつ、装置チャンバ21内の雰囲気が、真空紫外線照射工程と同一の酸素濃度となるように窒素と酸素とを供給し、試料ステージ24を0.5m/minの速度(図2のV)で移動させて測定を行った。測定に先立ち、Xeエキシマランプ12の照度を安定させるため、Xeエキシマランプ点灯後に10分間のエージング時間を設け、その後試料ステージを移動させて測定を開始した。 The energy irradiated to the coating film surface in the vacuum ultraviolet irradiation process was measured using a 172 nm sensor head using a UV integrating photometer: C8026 / H8025 UV POWER METER manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. In the measurement, the sensor head is placed in the center of the sample stage 24 so that the shortest distance between the Xe excimer lamp tube surface and the measurement surface of the sensor head is 6 mm, and the atmosphere in the apparatus chamber 21 is irradiated with vacuum ultraviolet rays. Nitrogen and oxygen were supplied so that the oxygen concentration was the same as that in the process, and the sample stage 24 was moved at a speed of 0.5 m / min (V in FIG. 2) for measurement. Prior to the measurement, in order to stabilize the illuminance of the Xe excimer lamp 12, an aging time of 10 minutes was provided after the Xe excimer lamp was turned on, and then the sample stage was moved to start the measurement.
この測定で得られた照射エネルギーを元に、試料ステージの移動速度を調整することで2.0J/cm2の照射エネルギーとなるように調整した。尚、改質処理時の真空紫外線照射に際しても、照射エネルギー測定時と同様に、10分間のエージング後に行った。 Based on the irradiation energy obtained by this measurement, adjustment was made so that the irradiation energy was 2.0 J / cm 2 by adjusting the moving speed of the sample stage. The vacuum ultraviolet irradiation during the reforming treatment was performed after aging for 10 minutes as in the case of measuring the irradiation energy.
(比較例2:ガスバリア性フィルム102の作製)
比較例1において、塗布液(1)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(2)を使用した以外は、比較例1と同様にして、ガスバリア性フィルム102を作製した。
(Comparative Example 2: Production of gas barrier film 102)
In Comparative Example 1, a gas barrier film 102 was produced in the same manner as Comparative Example 1, except that the coating liquid (2) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (1).
塗布液(2)は、ALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を0.2質量部に対し、ジブチルエーテル(関東化学社製)を17質量部入れ溶解させた。更に、パーヒドロポリシラザン(PHPS)を20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を5質量%含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、4:1の割合(質量比)で混合した液1.6質量部を一気に加え、攪拌(攪拌速度:200rpm)した。なお、ALCH由来のAl原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約10モル%であった。上記混合した液を撹拌しながら80℃に昇温し(昇温速度は3℃/分)、そのまま1時間撹拌反応させた後、冷却することで、固形分濃度約2.7質量%の塗布液(2)を調製した。 The coating solution (2) was dissolved by adding 17 parts by mass of dibutyl ether (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) to 0.2 parts by mass of ALCH (produced by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., aluminum ethyl acetoacetate / diisopropylate). . Furthermore, a dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (PHPS) (manufactured by AZ Electronic Materials, Aquamica (registered trademark) NN120-20) and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetra) 20% by mass of a perhydropolysilazane containing 5% by mass of methyl-1,6-diaminohexane (TMDAH) (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NAX120-20) 1.6 parts by mass of the liquid mixed at a ratio of 1 (mass ratio) was added all at once and stirred (stirring speed: 200 rpm). The amount of Al atoms derived from ALCH was about 10 mol% with respect to the total number of moles of Si atoms derived from the starting polysilazane compound. While stirring the above mixed liquid, the temperature was raised to 80 ° C. (temperature rising rate was 3 ° C./min), and the mixture was allowed to react with stirring for 1 hour, followed by cooling to apply a solid content concentration of about 2.7% by mass. Liquid (2) was prepared.
なお、上記反応は、水蒸気濃度及び酸素濃度がそれぞれ10体積ppm以下の雰囲気中で行った。ここで、反応系内の酸素濃度は、酸素濃度計(東レエンジニアリング社製ジルコニア型酸素濃度計LC−450A)を用いて測定した。また、反応系内の水蒸気濃度は、露点計(ヴァイサラ社製、DMT型露点計)を用いて露点を測定し、測定した露点から水蒸気濃度を求めた。 In addition, the said reaction was performed in the atmosphere whose water vapor | steam density | concentration and oxygen concentration are 10 volume ppm or less, respectively. Here, the oxygen concentration in the reaction system was measured using an oxygen concentration meter (zirconia type oxygen concentration meter LC-450A manufactured by Toray Engineering Co., Ltd.). In addition, the water vapor concentration in the reaction system was determined by measuring the dew point using a dew point meter (manufactured by Vaisala, DMT type dew point meter), and obtaining the water vapor concentration from the measured dew point.
上記塗布液(2)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、7.0であった。 The coating solution (2) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. When (Mw / Mn) was calculated, it was 7.0.
また、第2のバリア層について、下記のようにXPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約10モル%であった。
(XPS分析)
ガスバリア層の厚さ方向の組成を下記条件で測定した。
・装置:QUANTERASXM(アルバック・ファイ株式会社製)
・X線源:単色化Al−Kα
・測定領域:Si2p、C1s、N1s、O1s
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:1分間のスパッタ後に測定を繰り返す
・データ処理:MultiPak(アルバック・ファイ株式会社製)
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。
Further, the XPS analysis was performed on the second barrier layer as described below, and the element composition was examined. As a result, the proportion of Al atoms contained in the layer was about 10 mol% with respect to the Si atoms.
(XPS analysis)
The composition in the thickness direction of the gas barrier layer was measured under the following conditions.
・ Device: QUANTERASXM (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
Measurement area: Si2p, C1s, N1s, O1s
・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Repeat measurement after sputtering for 1 minute Data processing: MultiPak (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area.
XPS分析における領域の厚さ方向の長さについては、以下の補正を行った。すなわち、はじめにXPS分析によりSiO2換算のエッチングレートからガスバリア層の厚さ方向の組成および厚さ方向の長さを求める。他方、同一試料についてTEM分析を行い、断面画像からガスバリア層の厚さを求める。そして、TEMの断面画像をXPS分析から求めたガスバリア層の厚さ方向の組成分布と対比して、厚さ方向の組成分布を特定した。 Regarding the length in the thickness direction of the region in the XPS analysis, the following correction was performed. That is, first, the composition in the thickness direction and the length in the thickness direction of the gas barrier layer are obtained from the etching rate converted to SiO 2 by XPS analysis. On the other hand, TEM analysis is performed on the same sample, and the thickness of the gas barrier layer is obtained from the cross-sectional image. Then, the cross-sectional image of the TEM was compared with the composition distribution in the thickness direction of the gas barrier layer obtained from XPS analysis, and the composition distribution in the thickness direction was specified.
(実施例1:ガスバリア性フィルム103の作製)
比較例2において、塗布液(2)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(3)を使用した以外は、比較例2と同様にして、ガスバリア性フィルム103を作製した。
(Example 1: Production of gas barrier film 103)
In Comparative Example 2, a gas barrier film 103 was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except that the coating liquid (3) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (2).
パーヒドロポリシラザン(PHPS)を20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を5質量%含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、4:1の割合(質量比)で混合した液の5質量部にジブチルエーテル12質量部を加え希釈しA液とした。続けてALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)の0.035質量部に対し、ジブチルエーテル(関東化学社製)を17質量部加え溶解させB液とした。なお、ALCH由来のAl原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約0.5モル%であった。 A dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (PHPS, manufactured by AZ Electronic Materials, Aquamica (registered trademark) NN120-20), and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-) 20% by mass of a perhydropolysilazane containing 5% by mass of 1,6-diaminohexane (TMDAH) (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NAX120-20) A liquid A was obtained by diluting 12 parts by mass of dibutyl ether to 5 parts by mass of the liquid mixed at a ratio (mass ratio). Subsequently, 17 parts by mass of dibutyl ether (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 0.035 parts by mass of ALCH (manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate) to obtain a solution B. The amount of Al atoms derived from ALCH was about 0.5 mol% with respect to the total number of Si atoms derived from the starting polysilazane compound.
次に、上記作製したA液を室温で撹拌(攪拌速度:400rpm)しながら、B液を10分かけて添加した。そのまま室温で10分間撹拌した後、反応液を80℃まで昇温し(昇温速度は3℃/分)、そのまま1時間撹拌した後、冷却して固形分約5質量%の液を作製した。更にジブチルエーテルを添加し、固形分を2.7質量%に調製し塗布液(3)とした。 Next, liquid B was added over 10 minutes while stirring the liquid A produced above at room temperature (stirring speed: 400 rpm). After stirring at room temperature for 10 minutes, the temperature of the reaction solution was raised to 80 ° C. (temperature increase rate was 3 ° C./minute). After stirring for 1 hour, the solution was cooled to prepare a liquid having a solid content of about 5% by mass. . Dibutyl ether was further added to adjust the solid content to 2.7% by mass to obtain a coating solution (3).
上記塗布液(3)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、5.8であった。 The coating solution (3) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. When (Mw / Mn) was calculated, it was 5.8.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約0.5モル%であった。 Moreover, when XPS analysis was performed about the 2nd barrier layer and the elemental composition was investigated, the ratio of the Al atom contained in the said layer was about 0.5 mol% with respect to Si atom.
(実施例2:ガスバリア性フィルム104の作製)
実施例1において、塗布液(3)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(4)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム104を作製した。
(Example 2: Production of gas barrier film 104)
In Example 1, a gas barrier film 104 was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (4) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (3).
塗布液(4)は塗布液(3)のALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を0.14質量部とした以外は塗布液(3)と同様に、固形分を2.7質量%とし作製した。なお、ALCH由来のAl原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約2.0モル%であった。 The coating liquid (4) is a solid similar to the coating liquid (3) except that the coating liquid (3) ALCH (made by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate) is 0.14 parts by mass. The amount was made 2.7% by mass. The amount of Al atoms derived from ALCH was about 2.0 mol% with respect to the total number of moles of Si atoms derived from the starting polysilazane compound.
上記塗布液(4)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、3.5であった。 The coating solution (4) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. When (Mw / Mn) was calculated, it was 3.5.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約2.0モル%であった。 Moreover, when XPS analysis was performed about the 2nd barrier layer and the elemental composition was investigated, the ratio of the Al atom contained in the said layer was about 2.0 mol% with respect to the Si atom.
(実施例3:ガスバリア性フィルム105の作製)
実施例1において、塗布液(3)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(5)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム105を作製した。
(Example 3: Production of gas barrier film 105)
In Example 1, a gas barrier film 105 was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (5) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (3).
塗布液(5)は塗布液(3)のALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を0.7質量部とした以外は塗布液(3)と同様に、固形分を2.7質量%とし塗布液(5)作製した。なお、ALCH由来のAl原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約10モル%であった。 The coating liquid (5) is a solid similar to the coating liquid (3) except that 0.7 parts by mass of ALCH (aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) of the coating liquid (3) is used. The coating solution (5) was prepared with the content of 2.7% by mass. The amount of Al atoms derived from ALCH was about 10 mol% with respect to the total number of moles of Si atoms derived from the starting polysilazane compound.
上記塗布液(5)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、2.1であった。 The coating solution (5) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. It was 2.1 when (Mw / Mn) was calculated.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約10モル%であった。 Further, when XPS analysis was performed on the second barrier layer and the elemental composition was examined, the proportion of Al atoms contained in the layer was about 10 mol% with respect to Si atoms.
(実施例4:ガスバリア性フィルム106の作製)
実施例1において、塗布液(3)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(6)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム106を作製した。
(Example 4: Production of gas barrier film 106)
In Example 1, a gas barrier film 106 was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (6) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (3).
塗布液(6)は塗布液(3)のALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)に替えて、チタン(IV)イソプロポキシド(東京化成工業株式会社製)を0.73質量部とした以外は塗布液(3)と同様に、固形分を2.7質量%とし塗布液(6)を作製した。なお、チタン(IV)イソプロポキシド由来のTi原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約10モル%であった。 The coating solution (6) is replaced with ALCH (made by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate), and titanium (IV) isopropoxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is used. A coating solution (6) was prepared with a solid content of 2.7% by mass in the same manner as the coating solution (3) except that the amount was 0.73 parts by mass. The amount of Ti atom derived from titanium (IV) isopropoxide was about 10 mol% with respect to the total number of Si atoms derived from the raw material polysilazane compound.
上記塗布液(6)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、4.7であった。 The coating solution (6) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. When (Mw / Mn) was calculated, it was 4.7.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるTi原子の割合は、Si原子に対し、約10モル%であった。 Further, when XPS analysis was performed on the second barrier layer and the elemental composition was examined, the proportion of Ti atoms contained in the layer was about 10 mol% with respect to Si atoms.
(実施例5:ガスバリア性フィルム107の作製)
実施例1において、塗布液(3)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(7)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム107を作製した。
(Example 5: Production of gas barrier film 107)
In Example 1, a gas barrier film 107 was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid (7) prepared by the following method was used instead of the coating liquid (3).
塗布液(7)は塗布液(3)のALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)に替えて、マグネシウムエトキシド(和光純薬工業株式会社製)を1.68質量部とした以外は塗布液(3)と同様に、固形分を2.7質量%とし塗布液(7)を作製した。なお、マグネシウムエトキシド由来のMg原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約10モル%であった。 The coating solution (7) was replaced with ALCH (aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) in the coating solution (3) and 1.68 magnesium ethoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A coating solution (7) was prepared with a solid content of 2.7% by mass in the same manner as in the coating solution (3) except that the content was changed to parts by mass. The amount of Mg atoms derived from magnesium ethoxide was about 10 mol% with respect to the total number of moles of Si atoms derived from the starting polysilazane compound.
上記塗布液(7)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、5.0であった。 The coating solution (7) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. When (Mw / Mn) was calculated, it was 5.0.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるMg原子の割合は、Si原子に対し、約10モル%であった。 Moreover, when XPS analysis was performed about the 2nd barrier layer and the elemental composition was investigated, the ratio of Mg atom contained in the said layer was about 10 mol% with respect to Si atom.
(実施例6:ガスバリア性フィルム108の作製)
実施例1において、塗布液(3)の代わりに、以下の方法によって調製した塗布液(8)を使用した以外は、実施例1と同様にして、ガスバリア性フィルム108を作製した。
(Example 6: Production of gas barrier film 108)
In Example 1, a gas barrier film 108 was produced in the same manner as in Example 1 except that instead of the coating liquid (3), the coating liquid (8) prepared by the following method was used.
塗布液(8)は塗布液(3)のALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)に替えて、ホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を1.0質量部とした以外は塗布液(3)と同様に、固形分を2.7質量%とし塗布液(8)を作製した。なお、ホウ酸トリイソプロピル由来のB原子の量は、原料ポリシラザン化合物由来のSi原子の総モル数に対し、約10モル%であった。 The coating solution (8) is obtained by replacing trial borate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with 1. A coating solution (8) was produced with a solid content of 2.7% by mass in the same manner as the coating solution (3) except that the amount was 0 parts by mass. The amount of B atoms derived from triisopropyl borate was about 10 mol% with respect to the total number of moles of Si atoms derived from the starting polysilazane compound.
上記塗布液(8)について前述の通りGPC測定を行い、数平均分子量が1,000以上の標準ポリスチレンに相当する部分の、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、分散度(Mw/Mn)を算出したところ、5.2であった。 The coating solution (8) was subjected to GPC measurement as described above, and the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the portion corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1,000 or more were determined. The calculated (Mw / Mn) was 5.2.
また、第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるB原子の割合は、Si原子に対し、約10モル%であった。 Moreover, when XPS analysis was performed about the 2nd barrier layer and the elemental composition was investigated, the ratio of the B atom contained in the said layer was about 10 mol% with respect to Si atom.
(実施例7:ガスバリア性フィルム109の作製)
実施例2において、図2における装置チャンバに対し、図示しないガス供給口から内部に窒素と酸素とを適量供給し、図示しないガス排出口から排気する量を調節することで、チャンバ内部の酸素濃度を100体積ppmに調節して真空紫外線照射を行った以外は実施例2と同様にしてガスバリア性フィルム109を作製した。
(Example 7: Production of gas barrier film 109)
In Example 2, the oxygen concentration in the chamber is adjusted by supplying appropriate amounts of nitrogen and oxygen from a gas supply port (not shown) to the inside of the apparatus chamber in FIG. 2 and adjusting the amount discharged from a gas discharge port (not shown). A gas barrier film 109 was produced in the same manner as in Example 2 except that the vacuum ultraviolet irradiation was performed with the content adjusted to 100 ppm by volume.
第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約2.0モル%であった。 When the XPS analysis was performed on the second barrier layer and the elemental composition was examined, the proportion of Al atoms contained in the layer was about 2.0 mol% with respect to the Si atoms.
(実施例8:ガスバリア性フィルム110の作製)
実施例2において、図2における装置チャンバに対し、図示しないガス供給口から内部に窒素と酸素とを適量供給し、図示しないガス排出口から排気する量を調節することで、チャンバ内部の酸素濃度を200体積ppmに調節して真空紫外線照射を行った以外は実施例2と同様にしてガスバリア性フィルム110を作製した。
(Example 8: Production of gas barrier film 110)
In Example 2, the oxygen concentration in the chamber is adjusted by supplying appropriate amounts of nitrogen and oxygen from a gas supply port (not shown) to the inside of the apparatus chamber in FIG. 2 and adjusting the amount discharged from a gas discharge port (not shown). A gas barrier film 110 was produced in the same manner as in Example 2 except that the vacuum ultraviolet irradiation was performed with the content adjusted to 200 ppm by volume.
第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約2.0モル%であった。 When the XPS analysis was performed on the second barrier layer and the elemental composition was examined, the proportion of Al atoms contained in the layer was about 2.0 mol% with respect to the Si atoms.
(実施例9:ガスバリア性フィルム111の作製)
前記作成した実施例2において、図2における装置チャンバに対し、図示しないガス供給口から内部に窒素と酸素とを適量供給し、図示しないガス排出口から排気する量を調節することで、チャンバ内部の酸素濃度を500体積ppmに調節して真空紫外線照射を行った以外は前記実施例2と同様にしてガスバリア性フィルム111を作製した。
(Example 9: Production of gas barrier film 111)
In the second embodiment, an appropriate amount of nitrogen and oxygen are supplied to the inside of the apparatus chamber shown in FIG. 2 from a gas supply port (not shown) and the amount discharged from a gas discharge port (not shown) is adjusted. A gas barrier film 111 was produced in the same manner as in Example 2 except that the vacuum concentration was adjusted to 500 ppm by volume and the ultraviolet irradiation was performed.
第2のバリア層について、XPS分析を行い、元素組成を調べたところ、当該層に含まれるAl原子の割合は、Si原子に対し、約2.0モル%であった。 When the XPS analysis was performed on the second barrier layer and the elemental composition was examined, the proportion of Al atoms contained in the layer was about 2.0 mol% with respect to the Si atoms.
《ガスバリア性保持率の評価》
上記で作製されたたガスバリア性フィルムについて、60℃、90%RHの高温高湿下に500hr曝したサンプル(劣化試験後サンプル)を各々準備し、劣化試験前後のサンプルそれぞれに対して、下記に示すカルシウム腐食時間の評価を行い、以下の式に従って保持率(%)を求めた。
<< Evaluation of gas barrier property retention >>
About the gas barrier film produced above, each sample (sample after deterioration test) exposed to high temperature and high humidity of 60 ° C. and 90% RH for 500 hours is prepared. The indicated calcium corrosion time was evaluated, and the retention rate (%) was determined according to the following formula.
保持率の指標としては70%以上あれば許容とし、70%未満は不適合と判断した。劣化試験前後の保持率(%)について結果を表1に示した。 As an index of retention rate, 70% or more was considered acceptable, and less than 70% was judged as nonconforming. The results of the retention rate (%) before and after the deterioration test are shown in Table 1.
(金属カルシウム製膜装置)
蒸着装置:日本電子株式会社製、真空蒸着装置JEE−400
恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
(原材料)
水分と反応して腐食する金属:カルシウム(粒状)
水蒸気不透過性の金属:アルミニウム(φ3〜5mm、粒状)
(カルシウム腐食時間の評価方法)
真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE−400)を用い、作製したガスバリアフィルムの第2のバリア層表面に、マスクを通して12mm×12mmのサイズで金属カルシウムを蒸着させた。この際、蒸着膜厚は80nmとなるようにした。
(Metal calcium film forming equipment)
Vapor deposition apparatus: JEOL Ltd., vacuum vapor deposition apparatus JEE-400
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
(raw materials)
Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular)
Water vapor-impermeable metal: Aluminum (φ3-5mm, granular)
(Calculation method of calcium corrosion time)
Using a vacuum vapor deposition apparatus (vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.), metallic calcium was vapor-deposited with a size of 12 mm × 12 mm through the mask on the surface of the second barrier layer of the produced gas barrier film. At this time, the deposited film thickness was set to 80 nm.
その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面にアルミニウムを蒸着させて仮封止をした。次いで、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下に移して、アルミニウム蒸着面に封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス株式会社製)を介して厚さ0.2mmの石英ガラスを張り合わせ、紫外線を照射して樹脂を硬化接着させて本封止することで、水蒸気バリア性評価試料を作製した。 Thereafter, the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was vapor-deposited on the entire surface of one side of the sheet to perform temporary sealing. Next, the vacuum state is released, and it is immediately transferred to a dry nitrogen gas atmosphere, and a quartz glass with a thickness of 0.2 mm is bonded to the aluminum vapor-deposited surface via an ultraviolet curing resin for sealing (manufactured by Nagase ChemteX Corporation). The water vapor barrier property evaluation sample was produced by irradiating ultraviolet rays to cure and adhere the resin to perform main sealing.
得られた試料を85℃、85%RHの高温高湿下で保存し、保存時間に対して金属カルシウムが腐食して行く様子を観察した。観察は12mm×12mmの金属カルシウム蒸着面積に対する金属カルシウムが腐食した面積が100%になる時間(カルシウム腐食時間)を観察結果から直線で外挿して求めた。 The obtained sample was stored at a high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH, and the state in which the metal calcium was corroded with respect to the storage time was observed. The observation was obtained by extrapolating the time (calcium corrosion time) in which the area where the metal calcium was corroded with respect to the metal calcium vapor deposition area of 12 mm × 12 mm to 100% from the observation result by a straight line.
《有機薄膜電子デバイスの作製》
上記で作製されたたガスバリア性フィルムを封止フィルムとして用いて、有機薄膜電子デバイスである有機EL素子を作製した。
<< Production of organic thin film electronic devices >>
Using the gas barrier film produced above as a sealing film, an organic EL element which is an organic thin film electronic device was produced.
〔有機EL素子の作製〕
(第1電極層の形成)
無アルカリガラス上にスパッタ法により製膜した厚さ150nmのITO(インジウムチンオキシド)を、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第1電極層を形成した。なお、パターンは発光面積が50mm平方になるようなパターンとした。
[Production of organic EL elements]
(Formation of first electrode layer)
A 150-nm-thick ITO (indium tin oxide) film formed by sputtering on an alkali-free glass was patterned by photolithography to form a first electrode layer. The pattern was such that the light emission area was 50 mm square.
(正孔輸送層の形成)
第1電極層が形成された各ガスバリア性フィルムの第1電極層の上に、以下に示す正孔輸送層形成用塗布液を、25℃、相対湿度50%RHの環境下で、押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理を行い、正孔輸送層を形成した。正孔輸送層形成用塗布液は乾燥後の厚みが50nmになるように塗布した。
(Formation of hole transport layer)
On the first electrode layer of each gas barrier film on which the first electrode layer is formed, the following coating liquid for forming a hole transport layer is extrusion coated in an environment of 25 ° C. and a relative humidity of 50% RH. After coating, the substrate was dried and heated under the following conditions to form a hole transport layer. The coating liquid for forming the hole transport layer was applied so that the thickness after drying was 50 nm.
正孔輸送層形成用塗布液を塗布する前に、ガスバリア性フィルムの洗浄表面改質処理を、波長184.9nmの低圧水銀ランプを使用し、照射強度15mW/cm2、距離10mmで実施した。帯電除去処理は、微弱X線による除電器を使用し行った。 Before applying the coating solution for forming the hole transport layer, the gas barrier film was subjected to cleaning surface modification using a low-pressure mercury lamp with a wavelength of 184.9 nm at an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 and a distance of 10 mm. The charge removal treatment was performed using a static eliminator with weak X-rays.
〈正孔輸送層形成用塗布液の準備〉
ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製 Bytron P AI 4083)を純水で65%、メタノール5%で希釈した溶液を正孔輸送層形成用塗布液として準備した。
<Preparation of hole transport layer forming coating solution>
A solution prepared by diluting polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Baytron P AI 4083 manufactured by Bayer) with pure water at 65% and methanol at 5% was prepared as a coating solution for forming a hole transport layer.
〈乾燥および加熱処理条件〉
正孔輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度100℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理装置を用い温度150℃で裏面伝熱方式の熱処理を行い、正孔輸送層を形成した。
<Drying and heat treatment conditions>
After applying the hole transport layer forming coating solution, the solvent is removed at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge air velocity of 1 m / s, a wide air velocity distribution of 5%, and a temperature of 100 ° C., followed by heat treatment. The back surface heat transfer type heat treatment was performed at a temperature of 150 ° C. using an apparatus to form a hole transport layer.
(発光層の形成)
上記で形成した正孔輸送層上に、以下に示す白色発光層形成用塗布液を、下記の条件により押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理を行い、発光層を形成した。白色発光層形成用塗布液は乾燥後の厚みが40nmになるように塗布した。
(Formation of light emitting layer)
On the hole transport layer formed above, the following coating solution for forming a white light emitting layer is applied by an extrusion coater under the following conditions, followed by drying and heat treatment under the following conditions to form a light emitting layer. did. The white light emitting layer forming coating solution was applied so that the thickness after drying was 40 nm.
〈白色発光層形成用塗布液〉
ホスト材として下記化学式H−Aで表される化合物1.0gと、ドーパント材として下記化学式D−Aで表される化合物を100mg、ドーパント材として下記化学式D−Bで表される化合物を0.2mg、ドーパント材として下記化学式D−Cで表される化合物を0.2mg、100gのトルエンに溶解し白色発光層形成用塗布液として準備した。
<White luminescent layer forming coating solution>
As a host material, 1.0 g of a compound represented by the following chemical formula HA, 100 mg of a compound represented by the following chemical formula DA as a dopant material, and 0.1 mg of a compound represented by the following chemical formula DB as a dopant material. 2 mg of a compound represented by the following chemical formula DC as a dopant material was dissolved in 0.2 mg and 100 g of toluene to prepare a white light emitting layer forming coating solution.
〈塗布条件〉
塗布工程を窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、塗布温度を25℃とし、塗布速度1m/minで行った。
<Application conditions>
The coating process was performed in an atmosphere having a nitrogen gas concentration of 99% or more, a coating temperature of 25 ° C., and a coating speed of 1 m / min.
〈乾燥および加熱処理条件〉
白色発光層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、温度130℃で加熱処理を行い、発光層を形成した。
<Drying and heat treatment conditions>
After applying the white light emitting layer forming coating solution, the solvent was removed at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge wind speed of 1 m / s, a wide wind speed distribution of 5%, and a temperature of 60 ° C., and then a temperature of 130 ° C. A heat treatment was performed to form a light emitting layer.
(電子輸送層の形成)
上記で形成した発光層の上に、以下に示す電子輸送層形成用塗布液を下記の条件により押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理し、電子輸送層を形成した。電子輸送層形成用塗布液は、乾燥後の厚みが30nmになるように塗布した。
(Formation of electron transport layer)
On the light emitting layer formed above, the following electron transport layer forming coating solution was applied by an extrusion coater under the following conditions, and then dried and heat-treated under the following conditions to form an electron transport layer. The coating solution for forming an electron transport layer was applied so that the thickness after drying was 30 nm.
〈塗布条件〉
塗布工程は窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、電子輸送層形成用塗布液の塗布温度を25℃とし、塗布速度1m/minで行った。
<Application conditions>
The coating process was performed in an atmosphere having a nitrogen gas concentration of 99% or more, the coating temperature of the electron transport layer forming coating solution was 25 ° C., and the coating speed was 1 m / min.
〈電子輸送層形成用塗布液〉
電子輸送層は下記化学式E−Aで表される化合物を2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール中に溶解し0.5質量%溶液とし電子輸送層形成用塗布液とした。
<Coating liquid for electron transport layer formation>
The electron transport layer was prepared by dissolving a compound represented by the following chemical formula EA in 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol to obtain a 0.5 mass% solution as a coating liquid for forming an electron transport layer.
〈乾燥および加熱処理条件〉
電子輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理部で、温度200℃で加熱処理を行い、電子輸送層を形成した。
<Drying and heat treatment conditions>
After applying the electron transport layer forming coating solution, the solvent is removed at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge wind speed of 1 m / s, a wide wind speed distribution of 5%, and a temperature of 60 ° C. Then, heat treatment was performed at a temperature of 200 ° C. to form an electron transport layer.
(電子注入層の形成)
上記で形成した電子輸送層上に、電子注入層を形成した。まず、基板を減圧チャンバに投入し、5×10−4Paまで減圧した。あらかじめ、真空チャンバにタンタル製蒸着ボートに用意しておいたフッ化セシウムを加熱し、厚さ3nmの電子注入層を形成した。
(Formation of electron injection layer)
An electron injection layer was formed on the electron transport layer formed above. First, the substrate was put into a decompression chamber and decompressed to 5 × 10 −4 Pa. In advance, cesium fluoride prepared in a tantalum vapor deposition boat was heated in a vacuum chamber to form an electron injection layer having a thickness of 3 nm.
(第2電極の形成)
上記で形成した電子注入層の上であって、第1電極22の取り出し電極になる部分を除く部分に、5×10−4Paの真空下で、第2電極形成材料としてアルミニウムを使用し、取り出し電極を有するように蒸着法にて、発光面積が50mm平方になるようにマスクパターン成膜し、厚さ100nmの第2電極を積層した。
(Formation of second electrode)
Aluminum is used as the second electrode forming material on the electron injection layer formed as described above, except for the portion that becomes the extraction electrode of the first electrode 22 under a vacuum of 5 × 10 −4 Pa. A mask pattern was formed by vapor deposition so as to have an extraction electrode so that the light emission area was 50 mm square, and a second electrode having a thickness of 100 nm was laminated.
(封止)
準備したガスバリア性フィルムを所定のサイズにトリミングし、バリア層面側に熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用して厚み20μmで均一に塗布し、接着剤層を形成した。このとき、熱硬化性接着剤としては、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(DGEBA)、ジシアンジアミド(DICY)及びエポキシアダクト系硬化促進剤を含むエポキシ系接着剤を使用した。
(Sealing)
The prepared gas barrier film was trimmed to a predetermined size, and a thermosetting adhesive was uniformly applied to the barrier layer surface side with a thickness of 20 μm using a dispenser to form an adhesive layer. At this time, an epoxy adhesive containing bisphenol A diglycidyl ether (DGEBA), dicyandiamide (DICY) and an epoxy adduct curing accelerator was used as the thermosetting adhesive.
第1の電極上にパターニングされた取り出し電極(ここでは第1の電極、および第2の電極の取出し電極を含む)が露出する様に、上記ガスバリア性フィルムを密着・配置して、真空ラミネーターを用い密着封止した。封止した後、110℃で15分間後硬化処理を行い、有機EL素子を作製した。 The gas barrier film is closely attached and arranged so that the extraction electrode (including the extraction electrodes of the first electrode and the second electrode) patterned on the first electrode is exposed, and the vacuum laminator is Used tightly sealed. After sealing, post-curing treatment was performed at 110 ° C. for 15 minutes to produce an organic EL element.
《有機EL素子の評価》
上記作製した有機EL素子について、下記の方法に従って、耐久性の評価を行った。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About the produced organic EL element, durability was evaluated in accordance with the following method.
〔耐久性の評価〕
(加速劣化処理)
上記作製した各有機EL素子を、85℃、85%RHの環境下で500時間の加速劣化処理を施した後、下記のダークスポットに関する評価を行った。
[Evaluation of durability]
(Accelerated deterioration processing)
Each of the produced organic EL devices was subjected to an accelerated deterioration treatment for 500 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH, and then the following dark spots were evaluated.
(ダークスポット(DS、黒点)の評価)
加速劣化処理を施した有機EL素子に対し、1mA/cm2の電流を印加し、100倍のマイクロスコープ(株式会社モリテックス製MS−804、レンズMP−ZE25−200)でパネルの一部分を拡大し、撮影を行った。撮影画像を20mm四方スケール相当に切り抜き、ダークスポットの発生面積比率を求め、下記の基準に従って耐久性を評価した。評価ランクが、△であれば実用的な特性、○であればより実用的な特性、◎であれば全く問題のない好ましい特性であると判定した。
(Evaluation of dark spots (DS, black spots))
A current of 1 mA / cm 2 is applied to the organic EL element subjected to the accelerated deterioration treatment, and a part of the panel is enlarged with a 100 × microscope (MORITEX MS-804, lens MP-ZE25-200). , Took a picture. The photographed image was cut out in a 20 mm square scale, the dark spot generation area ratio was determined, and the durability was evaluated according to the following criteria. When the evaluation rank was Δ, it was judged as a practical characteristic, when it was ○, a more practical characteristic, and when it was ◎, it was judged as a preferable characteristic having no problem at all.
◎:ダークスポット発生率が、1%未満である
○:ダークスポット発生率が、1%以上2%未満である
△:ダークスポット発生率が、2%以上5%未満である
×:ダークスポット発生率が、5%以上である。
A: Dark spot generation rate is less than 1% B: Dark spot generation rate is 1% or more and less than 2% Δ: Dark spot generation rate is 2% or more and less than 5% X: Dark spot generation The rate is 5% or more.
上記表1から明らかなように、本発明のガスバリア性フィルムは、高温高湿下に長時間曝された後であっても、ガスバリア性能が低下しにくく、保存安定性に優れることが示された。 As is clear from Table 1 above, it was shown that the gas barrier film of the present invention hardly deteriorates the gas barrier performance and is excellent in storage stability even after being exposed to high temperature and high humidity for a long time. .
また、実施例2、7〜9の結果より、改質処理の際の、雰囲気中の酸素(O2)含有量を200体積ppm以上とすることにより、保存安定性が一層向上することが分かった。 In addition, the results of Examples 2 and 7 to 9 show that the storage stability is further improved by setting the oxygen (O 2 ) content in the atmosphere during the reforming treatment to 200 ppm by volume or more. It was.
さらに、実施例1〜3の結果より、塗布液調製の際に使用される、金属化合物に含まれる金属原子の含有量が、原料ポリシラザン化合物に含まれるケイ素原子(Si)に対し、2%以上とすることにより、保存安定性が一層向上することが分かった。 Furthermore, from the results of Examples 1 to 3, the content of the metal atom contained in the metal compound used in preparing the coating solution is 2% or more with respect to the silicon atom (Si) contained in the raw material polysilazane compound. It was found that the storage stability was further improved.
また、上記表1より、本発明のガスバリア性フィルムを有機EL素子の封止フィルムとして用いることで、ダークスポットの発生が低減されることが分かった。このことから、本発明のガスバリア性フィルムは、各種電気デバイスに好適に使用できることが示された。 Moreover, it turned out that generation | occurrence | production of a dark spot is reduced from the said Table 1 by using the gas barrier film of this invention as a sealing film of an organic EL element. From this, it was shown that the gas barrier film of the present invention can be suitably used for various electric devices.
1、10 ガスバリア性フィルム、
2、110 基材、
3 第1のバリア層、
11 樹脂基材、
12 無機バリア層、
13 無機化合物層、
21 装置チャンバ、
22 Xeエキシマランプ、
23 ホルダー、
24 試料ステージ、
25 試料、
26 遮光板、
31 製造装置、
32 送り出しローラー、
33、34、35、36 搬送ローラー、
39、40 成膜ローラー、
41 ガス供給管、
42 プラズマ発生用電源、
43、44 磁場発生装置、
45 巻取りローラー、
101 プラズマCVD装置、
102 真空槽、
103 カソード電極、
105 サセプタ、
106 熱媒体循環系、
107 真空排気系、
108 ガス導入系、
109 高周波電源、
160 加熱冷却装置。
1, 10 gas barrier film,
2, 110 substrate,
3 first barrier layer,
11 resin base material,
12 Inorganic barrier layer,
13 Inorganic compound layer,
21 equipment chamber,
22 Xe excimer lamp,
23 holder,
24 Sample stage,
25 samples,
26 shading plate,
31 manufacturing equipment,
32 Feeding roller,
33, 34, 35, 36 transport rollers,
39, 40 Deposition roller,
41 gas supply pipe,
42 Power supply for plasma generation,
43, 44 Magnetic field generator,
45 take-up roller,
101 plasma CVD apparatus,
102 vacuum chamber,
103 cathode electrode,
105 susceptors,
106 heat medium circulation system,
107 vacuum exhaust system,
108 gas introduction system,
109 high frequency power supply,
160 Heating and cooling device.
Claims (4)
原料ポリシラザン化合物と金属化合物とを反応させて、前記無機バリア層形成用の塗布液を調製する工程と、
前記塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて、塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に真空紫外光を照射して、改質処理を行う工程と、
を含み、
前記塗布液に含まれる、数平均分子量が1000以上の標準ポリスチレンに相当する部分のポリシラザン化合物の質量平均分子量Mwと、数平均分子量Mnとの比である分散度Mw/Mnが6以下である、ガスバリア性フィルムの製造方法。 A method for producing a gas barrier film in which an inorganic barrier layer is laminated on a resin substrate,
Reacting a raw material polysilazane compound and a metal compound to prepare the coating liquid for forming the inorganic barrier layer;
Applying the coating solution on a substrate and drying to form a coating film;
Irradiating the coating film with vacuum ultraviolet light to perform a modification treatment;
Including
The dispersity Mw / Mn, which is the ratio of the weight average molecular weight Mw of the portion of the polysilazane compound corresponding to standard polystyrene having a number average molecular weight of 1000 or more, contained in the coating solution, to the number average molecular weight Mn is 6 or less. A method for producing a gas barrier film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014146329A JP6295865B2 (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Gas barrier film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014146329A JP6295865B2 (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Gas barrier film |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016022602A JP2016022602A (en) | 2016-02-08 |
JP2016022602A5 JP2016022602A5 (en) | 2017-03-23 |
JP6295865B2 true JP6295865B2 (en) | 2018-03-20 |
Family
ID=55269844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014146329A Expired - Fee Related JP6295865B2 (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Gas barrier film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6295865B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115558420A (en) * | 2021-07-02 | 2023-01-03 | 宁波激智科技股份有限公司 | Polytitanosilitridosilane corrosion resistant coating and preparation method thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4248609B2 (en) * | 1995-09-28 | 2009-04-02 | 日揮触媒化成株式会社 | Silica-based coating composition and silica-coated substrate |
JP2000012536A (en) * | 1998-06-24 | 2000-01-14 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Formation of silica film |
JP2012086436A (en) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Hitachi Chemical Techno Service Co Ltd | Gas barrier molding |
JP5734675B2 (en) * | 2011-01-17 | 2015-06-17 | 三井化学株式会社 | Laminated body and method for producing the same |
JP6017256B2 (en) * | 2012-10-11 | 2016-10-26 | メルクパフォーマンスマテリアルズマニュファクチャリング合同会社 | Method for forming silicon dense film |
-
2014
- 2014-07-16 JP JP2014146329A patent/JP6295865B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016022602A (en) | 2016-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6252493B2 (en) | Gas barrier film | |
WO2014119750A1 (en) | Gas barrier film | |
JP6274213B2 (en) | Gas barrier film | |
JP6319316B2 (en) | Method for producing gas barrier film | |
WO2015002156A1 (en) | Gas-barrier film and method for producing same, and electronic device using same | |
KR101881244B1 (en) | Gas barrier film and electronic device using same | |
WO2014178332A1 (en) | Gas barrier film and method for producing same | |
JP6060848B2 (en) | Gas barrier film | |
JP6354756B2 (en) | Gas barrier film and electronic device | |
WO2015119260A1 (en) | Modified polysilazane, coating solution containing said modified polysilazane, and gas barrier film produced using said coating solution | |
WO2014119754A1 (en) | Gas barrier film, method for producing same, and electronic device using same | |
WO2017090606A1 (en) | Gas barrier film, method for manufacturing same, and electronic device using same | |
JP6295865B2 (en) | Gas barrier film | |
JP2014141055A (en) | Gas barrier film | |
WO2015147221A1 (en) | Gas barrier film and manufacturing method for gas barrier film | |
WO2015146886A1 (en) | Gas barrier film, method for manufacturing same, and electronic device using same | |
WO2015029732A1 (en) | Gas barrier film and process for manufacturing gas barrier film | |
JPWO2015146886A6 (en) | Gas barrier film, method for producing the same, and electronic device using the same | |
JP6295864B2 (en) | Gas barrier film, method for producing the same, and electronic device using the same | |
WO2015029795A1 (en) | Method for producing gas barrier film | |
WO2015053055A1 (en) | Functional film | |
WO2014188981A1 (en) | Gas barrier film | |
WO2017014246A1 (en) | Gas barrier film and method for producing same | |
JP2016022594A (en) | Gas barrier film and method for producing the same, and electronic device using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170214 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6295865 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |