【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気透過防止膜およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は、発光層が水分に非常に弱いため、水分（水蒸気）の浸入を防止することが必須である。
【０００３】
このため、例えば図１に示す有機ＥＬ素子１ａのように、ガラス基板２ａ上に形成された素子本体４ａの全体を封止用メタル缶５ａで覆い、乾燥剤５ｂを入れた状態で封止することが行われている。なお、図１中、参照符号６ａは陽極透明電極を示し、参照符号７ａは陰極電極を示す。しかしながら、有機ＥＬ素子１ａは、ガラス基板２ａおよび封止用メタル缶５ａを有するために素子の小型化、軽量化が阻害される。
【０００４】
このため、例えば図２に示す有機ＥＬ素子１ｂのように、厚みの薄い樹脂基板２ｂを用い、樹脂基板２ｂを通して水分が素子本体４ｂに浸入することを防止するために、樹脂基板２ｂと陽極透明電極６ｂとの間に水分の透過を防止する防止膜（水蒸気透過防止膜、防湿バリア膜）８ａを設けるとともに、陰極電極７ｂ上を封止用保護膜８ｂで成膜することが行われている。このような防止膜８ａあるいは封止用保護膜８ｂとしては、酸化ケイ素膜や酸化アルミニウム膜等が広く用いられている。また、防止膜８ａあるいは封止用保護膜８ｂに透明性が必要な場合には、窒化ケイ素膜も用いられる。
【０００５】
なお、例えば図３に示す有機ＥＬ素子１ｃのように、発光した光を陰極電極７ｃの上面から放出するトップエミッション型の場合、表示装置の画素単位に配列された、陽極電極６ｃおよび素子本体４ｃ、４ｃ間を隔壁９ａで仕切るとともに、陰極電極７ｃを透明なＩＴＯ膜で形成し、さらに陰極電極７ｃの上に透明な封止膜８ｃを成膜し、さらに封止膜８ｃ上に透明なシール層８ｄを形成することも行われている。図３中、参照符号２ｃはガラス基板を示し、参照符号９ｂはＴＦＴを含む駆動回路を示す。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６８２６４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した水蒸気透過防止性を有する膜を設けた従来の有機ＥＬ素子において、水蒸気透過防止性を有する各膜が必ずしも充分な水蒸気透過防止性能を発揮しない場合がある。
【０００８】
この原因としては、水蒸気透過防止性を有する膜を成膜する被成膜部材である、例えば上記の樹脂基板等の表面状態によって、水蒸気透過防止性を有する膜の成膜状態が左右されるためと考えられる。この場合、水蒸気透過防止性を有する膜の厚みを大きくすることで水蒸気透過防止性を確保することも考えられるが、材料のロスや素子の嵩が大きくなる等の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、水蒸気（水分）透過防止性に優れた水蒸気透過防止膜およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水蒸気透過防止膜は、被成膜部材に成膜される水蒸気透過防止膜であって、該被成膜部材に成膜され、マイグレーション性に優れて成膜後に平滑な表面状態が得られる金属膜と、該金属膜に成膜され、水蒸気透過防止性を有する防止膜とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明者が鋭意検討した結果、例えば有機ＥＬ素子の樹脂基板等の被成膜部材に水蒸気透過防止性を有する防止膜を成膜した場合、被成膜部材表面の凹凸が大きいと防止膜の水蒸気透過防止性が低下することを見出した。そして、表面が平滑な被成膜部材に防止膜を成膜すると水蒸気透過防止性が向上することがわかった。
【００１２】
この場合、前記金属膜は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化スズ、酸化インジウムまたは酸化亜鉛のいずれかよりなる膜を用いることができる。また、前記防止膜は、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは窒化ケイ素のいずれかからなる膜を用いることができる。
【００１３】
この場合、前記被成膜部材が樹脂材料で形成されていると、被成膜部材が水分透過性を有すること、また、被成膜部材部材の表面の凹凸が一般に大きいために、さらに、成膜過程で成膜表面の粗度がさらに大きくなるおそれを有するため、より好適に上記の効果を発現することができる。
【００１４】
また、この場合、前記被成膜部材の表面の粗さが平均粗度として０．９ｎｍ以上あり、または、前記被成膜部材の表面の凹凸の最大高低差が５０ｎｍ以上あると、より好適に本発明の効果を得ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る水蒸気透過防止膜の製造方法は、上記の水蒸気透過防止膜の製造方法であって、イオンプレーティング法によって金属膜を成膜することを特徴とする。
【００１６】
これにより、例えばスパッタ法により成膜する場合に比べて、表面の平滑性のより大きい金属膜を得ることができるため、好適である。
【００１７】
また、この場合、防止膜をイオンプレーティング法で形成してもよい。
【００１８】
この場合、前記被成膜部は、連続フィルムを用いてもよい。
【００１９】
また、この場合、前記連続フィルムの、イオンプレーティング法による成膜がされる第１の面に対向する第２の面は、フィルム支持部に接した状態であるようにすると、前記連続フィルムが前記フィルム支持部を介して冷却され、前記連続フィルムの温度上昇を抑えることができて好適である。そのために、イオンプレーティング法で成膜する場合の放電電流を上げることができ、成膜速度を上昇させて処理効率を向上させることが可能になる。
【００２０】
また、この場合、前記連続フィルムは、フィルム送出部から前記フィルム支持部に供給され、さらにフィルム収納部に収納されるようにすると、前記連続フィルムに連続的に成膜することが可能となり、成膜を効率的に行う事が可能となる。
【００２１】
また、この場合、前記フィルム支持部が冷却されていると、前記連続フィルムを効率的に冷却することが可能となる。そのために、さらに、イオンプレーティング法で成膜する場合の放電電流を上げることができ、成膜速度を上昇させて処理効率を向上させることが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る水蒸気透過防止膜およびその製造方法の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、水蒸気透過防止膜が適用される素子として有機ＥＬ素子を例にとり、以下に説明する。
【００２３】
本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜を有する有機ＥＬ素子について、図４を参照して説明する。
【００２４】
有機ＥＬ素子１０は、図４に示すように、基板１２上に、透明電極（陽極電極）１４、発光層１６、背面電極（陰極電極）１８が積層された基本構成を有する。なお、図示しないが、通常、発光層１６と透明電極１４との間に正孔輸送層が設けられ、発光層１６と背面電極１８との間に電子輸送層が設けられる。
【００２５】
基板１２は、被成膜部材であり、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂からなる樹脂基板あるいは樹脂フィルムである。このような基板１２は、ガラス基板等と異なり、水分（水蒸気）透過性を有する。このため、水分の浸入による発光層１６の劣化を防止するために、基板１２に水分透過防止性を付与する必要がある。また、このような樹脂材料からなる基板１２は、具体的データについては後述するようにガラス基板に比べると表面が粗い。すなわち、基板１２は、水蒸気の浸入を防止することが求められ、かつ粗い表面状態にある被成膜部材ということができる。基板１２は、樹脂フィルムの場合、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の厚みに形成される。
【００２６】
透明電極１４は、透明性を有する金属膜が用いられ、このような金属膜としては一般的には、ＩＴＯ膜が用いられる。透明電極１４は、例えば１５０ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００２７】
発光層１６は、蛍光体等の発光体を含む有機物からなる層である。
【００２８】
背面電極１８は、発光した光が基板１２側から放射されるボトムエミッションタイプの場合は、通常アルミニウムに代表される金属膜が用いられる。これに対して発光した光が背面電極１８側から放射されるトップエミッションタイプの場合、背面電極１８は、例えばＩＴＯ膜等の透明電極が用いられる。背面電極１８は、例えば１５０μｍ程度の厚みに形成される。
【００２９】
有機ＥＬ素子１０は、基板１２と透明電極１４との間にさらに金属膜１９と酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）膜（防止膜）２０が設けられており、金属膜１９および酸化窒化ケイ素膜２０が本発明の水蒸気透過防止膜２２を構成する。酸化窒化ケイ素膜２０は、例えば３０〜１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３０】
また、背面電極１８の上に酸化窒化ケイ素膜２６を成膜することにより、本発明の水蒸気透過防止膜２８が設けられている。すなわち、背面電極１８は、陽極電極としての役割と酸化窒化ケイ素膜２６が成膜される膜（金属膜）としての役割とを兼ねている。酸化窒化ケイ素膜２６は例えば３０〜１００ｎｍ程度の厚みに形成される。
【００３１】
本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜２２、２８は、成膜時のマイグレーション（表面拡散）性に優れるＩＴＯ材料を用いてＩＴＯ膜が形成されるため、ＩＴＯ膜は表面の粗い基板１２上に形成されているにも関わらず、平滑な表面を有する。そして、平滑な表面を有するＩＴＯ膜の上に水蒸気透過防止性に優れる酸化窒化ケイ素膜が形成されている。この点については、さらに後述する。
【００３２】
この場合、酸化窒化ケイ素膜２０、２６が成膜される膜（金属膜）１８、１９は、ＩＴＯ膜に変えて、酸化スズ膜、酸化インジウム膜、酸化亜鉛膜等を用いてもよい。また、防止膜としては、酸化窒化ケイ素膜２０、２６に変えて、二酸化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよく、また、透明性が必要な場合は窒化ケイ素膜を用いてもよい。
【００３３】
なお、水蒸気透過防止膜２２については、透明電極１４であるＩＴＯ膜に本発明の金属膜としての機能のみを持たせる場合であれば、基板１２の下面側に、好適にはＩＴＯ膜を基板１２の側に向けて水蒸気透過防止膜を設けてもよい。また、水蒸気透過防止膜２８については、発光層１６と背面電極１８との間に金属膜および酸化窒化ケイ素膜（防止膜）からなる層を設ける構成としてもよい。
【００３４】
水蒸気透過防止膜２２、２８をはじめとする上記の各膜は、イオンプレーティング法、スパッタ法、電子円蒸着法等の各種のＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法を用いて、基板１２上に順次成膜することにより、形成することができる。この場合、より好ましくは、イオンプレーティング法により水蒸気透過防止膜２２、２８を形成する。
【００３５】
イオンプレーティングを好適に実施することができるイオンプレーティング装置について図５を参照してその装置構成および作用を説明する。
【００３６】
図５に示すイオンプレーティング装置３０では、圧力勾配型のプラズマガン３２からプラズマビームＰＢが真空容器（成膜室）３４中に照射される。真空容器（成膜室）３４の下部には、ハース３６が配設されており、ハース３６の貫通孔ＴＨに成膜材料ロッド３８が挿入される。プラズマビームＰＢはハース３６に入射するが、このとき、ハース３６が適当な正電位に制御されることにより、プラズマビームＰＢは確実にハース３６に導かれる。プラズマビームＰＢによって加熱された成膜材料ロッド３８は、上端を蒸発されつつ供給装置４０によって徐々に突き上げられる。ハース３６と対向して真空容器３４の上部には搬送機構ＷＨによって搬送された基板Ｗが配置される。蒸発した成膜材料粒子は、プラズマビームＰＢ中でイオン化され、イオン化した成膜材料粒子が基板Ｗの表面に付着し、これにより基板Ｗが成膜される。なお、図５中、ハース３６の周囲には永久磁石およびコイルが配置されており、これらによりカスプ状磁場が形成され、ハース３６に入射するプラズマビームＰＢの向きが制御される。
【００３７】
上記イオンプレーティング装置３０は、成膜材料ロッド３８がＩＴＯ等の導電性材料の場合は、ハース３６に導かれたプラズマビームＰＢによって成膜材料ロッド３８自体が加熱されることにより、成膜材料が蒸発する。一方、成膜材料ロッド３８が酸化ケイ素、窒化ケイ素等の導電性の低い材料の場合、加熱開始時にプラズマビームＰＢが成膜材料ロッド３８に入射しないため、ハース３６を導電性材料で形成することで、プラズマビームＰＢで加熱されたハース３６を介して成膜材料ロッド３８が加熱される。
【００３８】
例えば樹脂フィルムからなる基板上に形成されるＩＴＯ膜の成膜条件は、例えば、放電電流が１６０Ａ、キャリアＡｒ導入口４２から導入されるＡｒガス流量が１２０ｓｃｃｍ、窒素酸素導入口４１から導入されるＯ２ガス流量が１０ｓｃｃｍ、成膜時圧力が３ｍｍＴｏｒｒ（０．４ｋＰａ）、基板温度が室温である。成膜したＩＴＯ膜の厚みは、１００〜１５０ｎｍが適している。
【００３９】
ＩＴＯ膜上に形成される酸化窒化ケイ素膜の成膜条件は、例えば、成膜材料ロッド３８が酸化ケイ素の場合、放電電流が１２０Ａ、Ａｒガス流量が４０ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量が２００ｓｃｃｍ、成膜時圧力が３ｍｍＴｏｒｒ（０．４ｋＰａ）、基板温度が室温である。成膜した酸化窒化ケイ素膜の厚みは、３０〜１００ｎｍが適している。
【００４０】
上記の各成膜条件により、樹脂フィルムからなる基板上に、ＩＴＯ膜および酸化窒化ケイ素膜からなる本実施の形態例の水蒸気透過防止膜を成膜したときの水蒸気透過防止膜の水蒸気透過度（正確には、樹脂フィルムを含む全体の水蒸気透過度）を測定した結果、水蒸気透過度は０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、すなわち、用いた測定装置の定量限界以下であった。
【００４１】
参考例として、本実施の形態例の水蒸気透過防止膜の場合と同様の条件で、ＩＴＯ膜を設けることなく酸化窒化ケイ素膜のみを基板上に直接形成し、酸化窒化ケイ素膜の水蒸気透過度（正確には、樹脂フィルムを含む全体の水蒸気透過度）を測定した結果、水蒸気透過度は０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙであった。
【００４２】
上記の本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜の防止膜が成膜される被成膜材料であるＩＴＯ膜および参考例の水蒸気透過防止膜（酸化窒化ケイ素膜）が成膜される被成膜材料である樹脂フィルムのそれぞれの表面の粗さをそれぞれ４０μｍ角の範囲で調べた。なお、表面の粗さの指標として平均粗度（Ｒａ）および凹凸の最大高低差を用い、いずれも原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で測定した。
【００４３】
本実施の形態例の場合、樹脂フィルム上に成膜されたＩＴＯ膜の表面の平均粗度（Ｒａ）は０．８ｎｍであり、表面の凹凸の最大高低差は１０．５ｎｍであった。これに対して、参考例の場合、樹脂フィルムの表面の平均粗度（Ｒａ）は１．０４ｎｍであり、表面の凹凸の最大高低差は５３．８ｎｍであった。ちなみに、ガラス基板については、表面の平均粗度（Ｒａ）は約０．２ｎｍであり、表面の凹凸の最大高低差は約８ｎｍであった。
【００４４】
以上の知見より考察すると、従来あるいは参考例の場合、表面の粗い樹脂フィルムの上に防止膜を直接成膜したときは、防止膜を形成する酸化窒素ケイ素等の粒子の樹脂フィルム上でのマイグレーションが樹脂フィルムの凹凸により阻害されて均質な防止膜を得ることができず、このとき、樹脂フィルムの極端な凹凸の上に形成した酸化窒素ケイ素膜の部位の膜厚が極端に薄くなり例えば孔欠陥を生じる等の理由により、防止膜の水蒸気透過防止性が低下するものと考えられる。一方、本実施の形態例によれば、表面が粗い基板の上に、マイグレーション性に優れるＩＴＯ材料により成膜されたＩＴＯ膜の表面が平滑に形成され、さらにそのＩＴＯ膜の上に水分透過防止性に優れる防止膜が成膜されるため、これら従来あるいは参考例の不具合が軽減されたものと考えられる。
【００４５】
また、前記イオンプレーティング装置３０は、図６に示す、イオンプレーティング装置３０Ａのように変更して用いることが可能であり、前記イオンプレーティング３０を用いた場合と同様に前記金属膜および防止膜を形成することが可能である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
図６を参照するに、イオンプレーティング装置３０Ａは、大別して前記ハース３６およびプラズマガン３２を含むプラズマ発生部５０と、被成膜部材を保持する成膜部６０からなる。
【００４７】
前記成膜部６０の概略は、当該成膜部６０は、前記真空容器３４の外壁によって画成され、内部には略円筒状の、成膜用ロール部６１、フィルム送出用ロール部６２およびフィルム巻取り用ロール部６３が設置されている。
【００４８】
前記フィルム送出用ロール部６２に巻き付けられている被成膜部材、例えば樹脂材料からなる、連続フィルムである、フィルムＷａは、前記フィルム巻き取り用ロール部６３を回転させることで、前記前記フィルム送出用ロール部６２から引き出されるようにして、前記成膜用ロール部６１の側壁であるＬ部に接するように供給され、当該フィルムＷａ上に金属膜や防止膜などの成膜が完了すると、前記フィルム巻き取り用ロール部６３に巻き取られるように収納される。
【００４９】
また、２層の膜を成膜するときは、前記送出用ロール部６２を回転させて、前記送出用ロール部６２に前記フィルムＷａが巻き取られるように収納される。
【００５０】
前記フィルムＷａの第１の面は前記ハース３６に面しており、当該第１の面上のＤ部に、例えばＩＴＯ膜からなる金属膜や、また、例えば酸化窒化ケイ素膜からなる防止膜の成膜が行われる。
【００５１】
この場合、前記フィルム送出用ロール部６２および前記フィルム巻取り用ロール部６３に引っ張られる方向に前記フィルムＷａに力が加わり、前記フィルムＷａの前記第１の面に対向する第２の面は、前記成膜用ロール部６１に前記Ｌ部で接触している。そのため、前記フィルムＷａは前記成膜用ロール部のＬ部を介して冷却され、前記フィルムＷａの、前記第１の面のＤ部での成膜時の温度上昇を抑えることが可能になる。
【００５２】
そのため、成膜時の放電電流を、上昇させることが可能となり、成膜レートが上がって処理効率を増大させることが可能となる。
【００５３】
さらに、前記成膜用ロール部６１には、冷却機構が設けられており、前記成膜用ロール部６１を冷却する構造になっている。例えば、前記成膜用ロール部６１には、導入路６５および排出路６６を介して、循環装置６４が接続される。
【００５４】
前記循環装置６４は熱交換媒体を、前記成膜用ロール部６１内部に循環させる。前記成膜用ロール部６１の内部には、図示しない流路が形成されており、前記流路を熱交換媒体が循環することにより、前記成膜用ロール部６１が冷却される構造となっている。
【００５５】
この場合、前記成膜用ロール部６１が冷却されることにより、さらに前記フィルム６１を冷却する効率が上がり、成膜時の放電電流をさらに上昇させることが可能となる。例えば、前記放電電流を２５０Ａまで増大させることで、さらに成膜レートが上がって処理効率を増大させることが可能となる。
【００５６】
また、このように、前記フィルム送出用ロール部６２、成膜用ロール部６１およびフィルム巻き取り用ロール部６３を用いて被成膜部材に連続的に成膜を行うことで、成膜の効率が上がって、効率よく成膜処理を行う事が可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜は、平滑な表面状態を有する金属膜の上に防止膜を成膜するため、水蒸気透過防止性に優れた水蒸気透過防止膜を得ることができる。この場合、基板の表面の粗さが平均粗度として０．９ｎｍ以上あり、または、基板の表面の凹凸の最大高低差が５０ｎｍ以上あると、より好適である。なお、金属膜および防止膜の合計の膜厚が４００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下であると、より好適に本発明の効果を奏する。
【００５８】
また、本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜は、イオンプレーティング法によって成膜されており、この場合、ハースには１０〜２０Ｖの低い電圧しかかからないため基板に入射する粒子のエネルギもそれと同等程度に小さい（１０〜２０ｅＶ程度）と考えられる。このため、例えば反跳Ａｒ（アルゴン）のような数百ｅＶのエネルギを持つ粒子が基板に入射するようなスパッタ法により成膜する場合に比べて、表面の平滑性のより良好な金属膜を得ることができる。
【００５９】
本実施の形態例では、有機ＥＬ素子に用いられる水蒸気透過防止膜を例にとって説明したが、本発明は、上記の作用効果を奏する限り、有機ＥＬ素子以外にも用いることができ、例えば、食品包装、梱包用フィルムや、水蒸気透過防止性を必要とする医療関係器具、部品等に適用することが可能である。なお、水蒸気透過防止膜を成膜する被成膜部材は、表面の粗いものや水蒸気透過性の大きいものに限定されない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る水蒸気透過防止膜によれば、被成膜部材に成膜される水蒸気透過防止膜であって、被成膜部材上に成膜され、マイグレーション性に優れて成膜後に平滑な表面状態が得られる金属膜と、金属膜上に成膜され、水蒸気透過防止性を有する防止膜とを含むため、水蒸気透過防止性に優れた水蒸気透過防止膜を得ることができる。
【００６１】
また、本発明に係る水蒸気透過防止膜の製造方法によれば、上記の水蒸気透過防止膜の製造方法であって、イオンプレーティング法によって金属膜および防止膜を成膜するため、例えばスパッタ法により成膜する場合に比べて、表面の平滑性のより大きい金属膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。
【図２】従来の有機ＥＬ素子の他の一例の概略構成を示す図である。
【図３】従来の有機ＥＬ素子のさらに他の一例の概略構成を示す図である。
【図４】本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜を設けた有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【図５】本実施の形態例に係る水蒸気透過防止膜をイオンプレーティング法で形成するために用いるイオンプレーティング装置の概略構成を示す図である。
【図６】図５に示したイオンプレーティング装置の変更例である。
【符号の説明】
１０ 有機ＥＬ素子
１２ 基板
１４ 透明電極
１６ 発光層
１８ 背面電極
１９ 金属膜
２０、２６ 酸化窒化ケイ素膜
２２、２８ 水蒸気透過防止膜
２４ ＩＴＯ膜
３０，３０Ａ イオンプレーティング装置
３２ プラズマガン
３４ 真空容器
３６ ハース
３８ 成膜材料ロッド
４０ 供給装置
４１ 窒素酸素導入口
４２ キャリアＡｒ導入口
Ｗ 基板
Ｗａ フィルム
５０ プラズマ発生部
６０ 成膜部
６１ 成膜用ロール部
６２ フィルム送出用ロール部
６３ フィルム巻き取り用ロール部
６４ 循環装置
６５，６６ 流路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water vapor permeation prevention film and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, in an organic EL (Electroluminescence) element, since a light-emitting layer is very weak to moisture, it is essential to prevent entry of moisture (water vapor).
[0003]
Therefore, for example, like the organic EL element 1a shown in FIG. 1, the entire element body 4a formed on the glass substrate 2a is covered with a sealing metal can 5a and sealed with a desiccant 5b. That is being done. In FIG. 1, reference numeral 6a indicates an anode transparent electrode, and reference numeral 7a indicates a cathode electrode. However, since the organic EL element 1a has the glass substrate 2a and the metal can 5a for sealing, miniaturization and weight reduction of the element are hindered.
[0004]
For this reason, for example, a thin resin substrate 2b, such as the organic EL element 1b shown in FIG. 2, is used, and the resin substrate 2b and the anode transparent member are used to prevent moisture from entering the element body 4b through the resin substrate 2b. A protective film (water vapor prevention film, moisture-proof barrier film) 8a for preventing the transmission of moisture is provided between the electrode 6b and the protective film 8b for sealing on the cathode electrode 7b. . A silicon oxide film, an aluminum oxide film, or the like is widely used as the prevention film 8a or the sealing protection film 8b. Further, when transparency is required for the prevention film 8a or the sealing protection film 8b, a silicon nitride film is also used.
[0005]
In the case of a top emission type in which emitted light is emitted from the upper surface of the cathode electrode 7c, for example, as in the organic EL element 1c shown in FIG. 3, the anode electrode 6c and the element body 4c are arranged in pixel units of the display device. , 4c is partitioned by a partition 9a, the cathode electrode 7c is formed of a transparent ITO film, a transparent sealing film 8c is formed on the cathode electrode 7c, and a transparent sealing film is further formed on the sealing film 8c. The formation of the layer 8d is also performed. In FIG. 3, reference numeral 2c indicates a glass substrate, and reference numeral 9b indicates a driving circuit including a TFT.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-68264 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional organic EL device provided with the above-described film having the water vapor transmission preventing property, each of the films having the water vapor transmission preventing property may not necessarily exhibit sufficient water vapor transmission preventing performance.
[0008]
The reason for this is that, for example, the film formation state of the film having the water vapor permeation prevention property is affected by the surface condition of the film forming member on which the film having the water vapor permeation prevention property is formed, for example, the above-mentioned resin substrate or the like. it is conceivable that. In this case, it is conceivable to secure the water vapor permeation prevention property by increasing the thickness of the film having the water vapor permeation prevention property, but problems such as a loss of material and an increase in the bulk of the element occur.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a water vapor permeation preventing film excellent in water vapor (moisture) permeation preventing properties and a method for producing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The water vapor permeation prevention film according to the present invention is a water vapor permeation prevention film that is formed on a member on which a film is to be formed, and is formed on the member on which the film is to be formed. It is characterized by including a metal film to be obtained, and an prevention film formed on the metal film and having a water vapor permeation prevention property.
[0011]
As a result of the inventor's intensive studies, for example, when a film-forming member such as a resin substrate of an organic EL element is formed with a film having an anti-water vapor transmission property, if the surface of the film-forming member has large irregularities, the film may be damaged. It has been found that the water vapor permeation prevention property is reduced. Then, it was found that the prevention of water vapor permeation was improved when the prevention film was formed on the film-forming member having a smooth surface.
[0012]
In this case, as the metal film, a film made of any of ITO (Indium Tin Oxide), tin oxide, indium oxide, and zinc oxide can be used. Further, as the prevention film, a film made of any one of silicon oxynitride (SiOxNy), silicon dioxide, aluminum oxide, and silicon nitride can be used.
[0013]
In this case, when the film-forming member is formed of a resin material, the film-forming member has moisture permeability, and the surface of the film-forming member generally has large irregularities. Since the roughness of the film formation surface may be further increased during the film formation, the above effects can be more suitably exerted.
[0014]
Further, in this case, it is more preferable that the surface roughness of the member on which the film is to be formed is 0.9 nm or more as an average roughness, or the maximum height difference of unevenness on the surface of the member on which the film is to be formed is 50 nm or more. The effects of the present invention can be obtained.
[0015]
Further, a method for manufacturing a water vapor permeation prevention film according to the present invention is the above method for manufacturing a water vapor permeation prevention film, wherein a metal film is formed by an ion plating method.
[0016]
This is preferable because a metal film having a higher surface smoothness can be obtained as compared with a case where a film is formed by a sputtering method, for example.
[0017]
In this case, the prevention film may be formed by an ion plating method.
[0018]
In this case, the film formation unit may use a continuous film.
[0019]
Further, in this case, if the second surface of the continuous film, which is opposed to the first surface on which the film is formed by the ion plating method, is in contact with a film supporting portion, the continuous film is formed. It is preferable that the film is cooled through the film supporting portion and a temperature rise of the continuous film can be suppressed. Therefore, the discharge current when forming a film by the ion plating method can be increased, and the film forming speed can be increased to improve the processing efficiency.
[0020]
Further, in this case, if the continuous film is supplied from the film sending section to the film support section and further stored in the film storage section, it is possible to form a film continuously on the continuous film. The film can be efficiently formed.
[0021]
In this case, if the film support is cooled, the continuous film can be efficiently cooled. Therefore, the discharge current when forming a film by the ion plating method can be further increased, and the film forming speed can be increased to improve the processing efficiency.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of a water vapor permeation prevention film and a method for manufacturing the same according to the present invention (hereinafter, referred to as the present embodiment) will be described below, taking an organic EL element as an example to which the water vapor permeation prevention film is applied. explain.
[0023]
An organic EL device having a water vapor permeation prevention film according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0024]
The organic EL element 10 has a basic configuration in which a transparent electrode (anode electrode) 14, a light emitting layer 16, and a back electrode (cathode electrode) 18 are stacked on a substrate 12, as shown in FIG. Although not shown, a hole transport layer is usually provided between the light emitting layer 16 and the transparent electrode 14, and an electron transport layer is provided between the light emitting layer 16 and the back electrode 18.
[0025]
The substrate 12 is a member on which a film is to be formed, and is, for example, a resin substrate or a resin film made of a resin such as PC (polycarbonate) or PET (polyethylene terephthalate). Such a substrate 12 has moisture (water vapor) permeability, unlike a glass substrate or the like. Therefore, in order to prevent the light emitting layer 16 from deteriorating due to the intrusion of moisture, it is necessary to provide the substrate 12 with moisture permeation preventing properties. Further, the substrate 12 made of such a resin material has a rougher surface than a glass substrate, as will be described later with respect to specific data. That is, the substrate 12 is required to prevent the intrusion of water vapor, and can be said to be a deposition target member having a rough surface state. In the case of a resin film, the substrate 12 is formed to a thickness of, for example, about 0.1 to 0.5 mm.
[0026]
As the transparent electrode 14, a metal film having transparency is used, and as such a metal film, an ITO film is generally used. The transparent electrode 14 is formed to a thickness of, for example, about 150 nm.
[0027]
The light emitting layer 16 is a layer made of an organic material containing a light emitting material such as a fluorescent material.
[0028]
In the case of a bottom emission type in which emitted light is emitted from the substrate 12 side, a metal film typically represented by aluminum is used for the back electrode 18. On the other hand, in the case of a top emission type in which emitted light is emitted from the back electrode 18, the back electrode 18 is a transparent electrode such as an ITO film. The back electrode 18 is formed to have a thickness of, for example, about 150 μm.
[0029]
In the organic EL element 10, a metal film 19 and a silicon oxynitride (SiOxNy) film (prevention film) 20 are further provided between the substrate 12 and the transparent electrode 14, and the metal film 19 and the silicon oxynitride film 20 are used. This constitutes the water vapor permeation prevention film 22 of the present invention. The silicon oxynitride film 20 is formed to a thickness of, for example, about 30 to 100 nm.
[0030]
Further, a water vapor permeation prevention film 28 of the present invention is provided by forming a silicon oxynitride film 26 on the back electrode 18. That is, the back electrode 18 has both a role as an anode electrode and a role as a film (metal film) on which the silicon oxynitride film 26 is formed. The silicon oxynitride film 26 is formed to a thickness of, for example, about 30 to 100 nm.
[0031]
Since the water vapor permeation prevention films 22 and 28 according to the present embodiment are formed of an ITO material having excellent migration (surface diffusion) property during film formation, the ITO film is formed on the substrate 12 having a rough surface. It has a smooth surface despite being formed on the surface. Then, a silicon oxynitride film having excellent water vapor transmission prevention properties is formed on the ITO film having a smooth surface. This point will be further described later.
[0032]
In this case, as the films (metal films) 18 and 19 on which the silicon oxynitride films 20 and 26 are formed, a tin oxide film, an indium oxide film, a zinc oxide film, or the like may be used instead of the ITO film. In addition, as the prevention film, a silicon dioxide film, an aluminum oxide film, or the like may be used instead of the silicon oxynitride films 20 and 26, and a silicon nitride film may be used when transparency is required.
[0033]
The water vapor permeation prevention film 22 is preferably provided on the lower surface side of the substrate 12 if the ITO film serving as the transparent electrode 14 has only the function as the metal film of the present invention. May be provided with a water vapor permeation prevention film. Further, the water vapor permeation prevention film 28 may have a configuration in which a layer made of a metal film and a silicon oxynitride film (a prevention film) is provided between the light emitting layer 16 and the back electrode 18.
[0034]
Each of the above films including the water vapor permeation prevention films 22 and 28 is sequentially formed on the substrate 12 by using various PVD methods such as an ion plating method, a sputtering method, and an electron circle evaporation method or a CVD method. Thereby, it can be formed. In this case, more preferably, the water vapor permeation prevention films 22 and 28 are formed by an ion plating method.
[0035]
An ion plating apparatus capable of suitably performing ion plating will be described with reference to FIG.
[0036]
In the ion plating apparatus 30 shown in FIG. 5, a plasma beam PB is irradiated from a pressure gradient type plasma gun 32 into a vacuum chamber (film formation chamber) 34. A hearth 36 is provided below the vacuum chamber (film formation chamber) 34, and a film-forming material rod 38 is inserted into the through hole TH of the hearth 36. The plasma beam PB is incident on the hearth 36. At this time, the plasma beam PB is reliably guided to the hearth 36 by controlling the hearth 36 to an appropriate positive potential. The film forming material rod 38 heated by the plasma beam PB is gradually pushed up by the supply device 40 while evaporating the upper end. The substrate W transported by the transport mechanism WH is disposed above the vacuum vessel 34 so as to face the hearth 36. The evaporated film-forming material particles are ionized in the plasma beam PB, and the ionized film-forming material particles adhere to the surface of the substrate W, whereby the substrate W is formed. In FIG. 5, a permanent magnet and a coil are arranged around the hearth 36 to form a cusp-shaped magnetic field, and the direction of the plasma beam PB incident on the hearth 36 is controlled.
[0037]
When the film-forming material rod 38 is made of a conductive material such as ITO, the ion-plating apparatus 30 heats the film-forming material rod 38 itself by the plasma beam PB guided to the hearth 36, so that the film-forming material rod 38 is heated. Evaporates. On the other hand, if the film forming material rod 38 is made of a material having low conductivity such as silicon oxide or silicon nitride, the plasma beam PB does not enter the film forming material rod 38 at the start of heating. Then, the film-forming material rod 38 is heated via the hearth 36 heated by the plasma beam PB.
[0038]
For example, the deposition conditions of the ITO film formed on the substrate made of a resin film include, for example, a discharge current of 160 A, a flow rate of Ar gas introduced from the carrier Ar introduction port of 120 sccm, and introduction of a nitrogen oxygen introduction port 41. The O 2 gas flow rate is 10 sccm, the pressure during film formation is 3 mmTorr (0.4 kPa), and the substrate temperature is room temperature. The thickness of the formed ITO film is preferably 100 to 150 nm.
[0039]
The film forming conditions of the silicon oxynitride film formed on the ITO film include, for example, when the film forming material rod 38 is silicon oxide, the discharge current is 120 A, the Ar gas flow rate is 40 sccm, the N 2 gas flow rate is 200 sccm, and the film formation is performed. The time pressure is 3 mmTorr (0.4 kPa), and the substrate temperature is room temperature. The thickness of the formed silicon oxynitride film is preferably from 30 to 100 nm.
[0040]
According to each of the above film formation conditions, the water vapor transmission rate of the water vapor transmission prevention film when the water vapor transmission prevention film of the present embodiment made of the ITO film and the silicon oxynitride film is formed on the substrate made of the resin film ( Accurately, the overall water vapor permeability including the resin film was measured. As a result, the water vapor permeability was 0.01 g / m 2 · day or less, that is, the quantitative limit of the measuring apparatus used.
[0041]
As a reference example, only a silicon oxynitride film was directly formed on a substrate without providing an ITO film under the same conditions as in the case of the water vapor permeation prevention film of this embodiment, and the water vapor permeability of the silicon oxynitride film ( Accurately, the overall water vapor transmission rate including the resin film was measured. As a result, the water vapor transmission rate was 0.1 g / m 2 · day.
[0042]
An ITO film, which is a film-forming material on which the prevention film of the water vapor permeation prevention film according to the present embodiment is formed, and a film on which the water vapor permeation prevention film (silicon oxynitride film) of the reference example is formed. The surface roughness of each resin film as a film material was examined in a range of 40 μm square. In addition, the average roughness (Ra) and the maximum height difference of the unevenness were used as indices of the surface roughness, and all were measured by an atomic force microscope (Atomic Force Microscope).
[0043]
In the case of the present embodiment, the average roughness (Ra) of the surface of the ITO film formed on the resin film was 0.8 nm, and the maximum height difference of the surface irregularities was 10.5 nm. On the other hand, in the case of the reference example, the average roughness (Ra) of the surface of the resin film was 1.04 nm, and the maximum height difference of the surface irregularities was 53.8 nm. Incidentally, for the glass substrate, the average roughness (Ra) of the surface was about 0.2 nm, and the maximum height difference of the surface irregularities was about 8 nm.
[0044]
Considering from the above findings, in the case of the conventional or reference example, when the prevention film is formed directly on the resin film having a rough surface, migration of particles such as silicon oxide nitric oxide forming the prevention film on the resin film. Is inhibited by the unevenness of the resin film, it is not possible to obtain a uniform protective film, at this time, the thickness of the portion of the silicon oxide silicon film formed on the extreme unevenness of the resin film becomes extremely thin, for example, holes It is considered that the prevention of water vapor permeation of the prevention film is deteriorated due to a defect or the like. On the other hand, according to the present embodiment, the surface of an ITO film formed of an ITO material having excellent migration properties is formed smoothly on a substrate having a rough surface, and furthermore, the surface of the ITO film is prevented from having moisture permeation. It is considered that since the prevention film having excellent properties is formed, the disadvantages of the related art and the reference example are reduced.
[0045]
Further, the ion plating device 30 can be modified and used like an ion plating device 30A shown in FIG. 6, and the metal film and the prevention can be used similarly to the case where the ion plating device 30 is used. It is possible to form a film. However, in the figure, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0046]
Referring to FIG. 6, the ion plating apparatus 30A is roughly divided into a plasma generating section 50 including the hearth 36 and the plasma gun 32, and a film forming section 60 for holding a member to be formed.
[0047]
The film forming unit 60 is roughly defined by an outer wall of the vacuum container 34 and has a substantially cylindrical film forming roll 61, a film delivery roll 62, and a film inside. A take-up roll 63 is provided.
[0048]
The film Wa, which is a continuous film made of a resin material and is wound around the roll portion 62 for film delivery, is a continuous film, and is rotated by rotating the roll portion 63 for film winding. When the film such as a metal film or a prevention film is completed on the film Wa, the film is supplied so as to be drawn out from the film roll portion 62 and to be in contact with the L portion which is a side wall of the film forming roll portion 61. The film is stored so as to be wound around the film winding roll 63.
[0049]
When a two-layer film is formed, the delivery roll 62 is rotated so that the film Wa is housed in the delivery roll 62.
[0050]
The first surface of the film Wa faces the hearth 36, and a D portion on the first surface is provided with a metal film made of, for example, an ITO film or a protective film made of, for example, a silicon oxynitride film. Film formation is performed.
[0051]
In this case, a force is applied to the film Wa in a direction where the film Wa is pulled by the film delivery roll portion 62 and the film take-up roll portion 63, and the second surface of the film Wa facing the first surface is: The L part is in contact with the film forming roll part 61. Therefore, the film Wa is cooled through the L portion of the film forming roll portion, and it is possible to suppress a temperature rise of the film Wa at the time of film formation at the D portion of the first surface.
[0052]
Therefore, the discharge current at the time of film formation can be increased, so that the film formation rate can be increased and the processing efficiency can be increased.
[0053]
Further, the film forming roll 61 is provided with a cooling mechanism, and has a structure for cooling the film forming roll 61. For example, a circulation device 64 is connected to the film forming roll section 61 via an introduction path 65 and a discharge path 66.
[0054]
The circulation device 64 circulates the heat exchange medium inside the film forming roll 61. A flow path (not shown) is formed inside the film forming roll 61, and the film forming roll 61 is cooled by circulating a heat exchange medium through the flow path. I have.
[0055]
In this case, by cooling the film-forming roll 61, the efficiency of cooling the film 61 is further increased, and the discharge current at the time of film-forming can be further increased. For example, by increasing the discharge current to 250 A, it is possible to further increase the film formation rate and increase the processing efficiency.
[0056]
In addition, by continuously forming a film on a film-forming member using the film feeding roll 62, the film forming roll 61, and the film winding roll 63, the film forming efficiency is improved. And the film formation process can be performed efficiently.
[0057]
As described above, the water vapor permeation prevention film according to the present embodiment has a water vapor permeation prevention film excellent in water vapor permeation prevention properties because the prevention film is formed on a metal film having a smooth surface state. Obtainable. In this case, it is more preferable that the surface roughness of the substrate is 0.9 nm or more in average roughness, or the maximum height difference of the unevenness on the surface of the substrate is 50 nm or more. In addition, when the total thickness of the metal film and the prevention film is 400 nm or less, and more preferably 300 nm or less, the effects of the present invention are more suitably achieved.
[0058]
Further, the water vapor permeation prevention film according to the present embodiment is formed by an ion plating method. In this case, since only a low voltage of 10 to 20 V is applied to the hearth, the energy of the particles incident on the substrate is also different. It is considered to be equivalently small (about 10 to 20 eV). For this reason, a metal film having a better surface smoothness can be formed as compared with a case where a film having energy of several hundreds eV such as recoil Ar (argon) is incident on a substrate by a sputtering method. Obtainable.
[0059]
In the present embodiment, the water vapor permeation preventing film used for the organic EL element has been described as an example. However, the present invention can be used for other than the organic EL element as long as the above-mentioned effects are obtained. The present invention can be applied to packaging and packaging films, medical instruments and parts that require water vapor permeation prevention properties, and the like. The member on which the water vapor permeation preventing film is formed is not limited to a member having a rough surface or a member having a high water vapor permeability.
[0060]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the water vapor transmission prevention film which concerns on this invention, it is a water vapor transmission prevention film | membrane formed into a film-forming member, is formed on a film-forming member, is excellent in migration property, and has a smooth surface after film formation. Since it includes a metal film capable of obtaining a state and an prevention film formed on the metal film and having a water vapor permeation prevention property, a water vapor permeation prevention film having excellent water vapor permeation prevention properties can be obtained.
[0061]
Further, according to the method for manufacturing a water vapor permeation prevention film according to the present invention, the method for manufacturing a water vapor permeation prevention film described above, wherein the metal film and the prevention film are formed by an ion plating method, for example, by a sputtering method. As compared with the case of forming a film, a metal film having higher surface smoothness can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional organic EL element.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a conventional organic EL element.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of still another example of the conventional organic EL element.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an organic EL element provided with a water vapor permeation prevention film according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an ion plating apparatus used for forming a water vapor permeation preventing film according to the present embodiment by an ion plating method.
FIG. 6 is a modified example of the ion plating apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Organic EL element 12 Substrate 14 Transparent electrode 16 Light emitting layer 18 Back electrode 19 Metal film 20, 26 Silicon oxynitride film 22, 28 Water vapor permeation prevention film 24 ITO film 30, 30A Ion plating device 32 Plasma gun 34 Vacuum container 36 Hearth 38 film forming material rod 40 supply device 41 nitrogen oxygen inlet 42 carrier Ar inlet W substrate Wa film 50 plasma generator 60 film forming unit 61 film forming roll unit 62 film delivery roll unit 63 film winding roll unit 64 Circulation device 65, 66 Flow path
