JP2004148673A - 透明ガスバリア膜、透明ガスバリア膜付き基体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フラトパネルディスプレイなどに用いられる有機物に対し、耐久性を向上させるための、極めて優れたガスバリア性を有するガスバリア膜を提供する。
【解決手段】基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含み、Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）、Ｃ、Ｎの元素成分比が、Ｓｉの１に対して、Ｏが０．６０〜１．７０、Ｃが０．０５〜０．４０、Ｎが０．０５〜０．６０である透明ガスバリア膜。
【選択図】 図１
【解決手段】基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含み、Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）、Ｃ、Ｎの元素成分比が、Ｓｉの１に対して、Ｏが０．６０〜１．７０、Ｃが０．０５〜０．４０、Ｎが０．０５〜０．６０である透明ガスバリア膜。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイや電子デバイスなどに用いられるガスバリア膜およびバリア膜付き基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品や医薬品を長期間保管するための包装材として、従来から可撓性のあるプラスティックフィルムが、その扱いやすさと透明性から多々用いられているが、酸素ガスや水蒸気を通しやすいために食品や医薬品を劣化させてしまうことがあった。
【０００３】
これを解決するために、プラスティックフィルム基材の上に、酸化珪素などの無機酸化物や、窒化珪素などの無機窒化物を膜つけし、酸素ガスや水蒸気をバリアする透明なガスバリア膜を得る技術が知られており、例えば、プラズマＣＶＤによるカーボンを含んだ酸化珪素系膜がある。ＣＶＤ法は基板に熱的なダメージを与えることが少なく、かつ可撓性に優れた膜が得られる製法である（特許文献１）。
【０００４】
しかし、ＣＶＤ法では成膜速度が遅く、生産性を考えるとコストが高く、また、出発原料に有機化合物を用いるために、膜中に有機物が残りやすく膜に吸収が生じやすいといった問題点がある。
【０００５】
また、アクリレートを含むポリマー層と無機層を交互に複数層積層することで、酸素および水蒸気に対する高度なガスバリア性を有する透明ガスバリア材がある（特許文献２）。
【０００６】
しかし、この手法は、ポリマーの原料である混合樹脂溶液を均一に塗布した後に電子線を照射してポリマー化し、その上にＥＢ蒸着法で無機薄膜を積層する方法であり、工程が非常に複雑で時間がかかることが大きな欠点である。
【０００７】
また、フラットパネルディスプレイの１つである有機エレクトロルミネッセンス素子に用いるための無機バリア膜として、窒化酸化シリコンがあり、これは高いガスバリア性をもつＳｉＮｘと、高い透光性をもつＳｉＯ２の双方の利点をあわせもたせたものである（特許文献３）。
【０００８】
このバリア膜は、主とする成膜方法がスパッタ法であり、成膜速度が遅くて実用的でない。
【０００９】
一方、成膜法については、イオンプレーティングの１種である、アークプラズマ蒸着法が知られている（特許文献４、特許文献５）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１９２６４６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０５３５４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１００４６９号公報
【特許文献４】
特開平９−２５５７５号公報
【特許文献５】
特開平１１−２６９６３６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フラットパネルディスプレイなどに用いられる有機物に対し、耐久性を向上させるための、極めて優れた酸素ガスや水蒸気に対するガスバリア性を有するガスバリア膜および該ガスバリア膜を成膜した基体、該ガスバリア膜を効率よく成膜する方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の透明ガスバリア膜は、基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含むことを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１３】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、前述のガスバリア膜において、Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）、Ｃ、Ｎの元素成分比が、Ｓｉの１に対して、Ｏが０．６０〜１．７０、Ｃが０．０５〜０．４０、Ｎが０．０５〜０．６０であることを特徴とし、さらにまた、前述の透明ガスバリア膜において、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種もしくは２種以上の元素を含むことを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１４】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、可視光透過率が５０％以上あるいは８０％以上であることを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１５】
また本発明の透明ガスバリア膜付き基体は、前述のガスバリア膜をプラスティックの板、フィルム、あるいはガラス板に成膜されてなることを特徴とする透明ガスバリア膜付き基体である。
【００１６】
さらにまた、本発明の透明ガスバリア膜付き基体は、有機ＥＬ素子に用いられていることを特徴とする。
【００１７】
また、本法発明の透明ガスバリア膜の成膜方法は、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法で成膜することを特徴とする透明ガスバリア膜の成膜方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による透明ガスバリア膜は、基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含むものであり、図１に示すように、基体２に透明ガスバリア膜１が積層される。
【００１９】
該透明ガスバリア膜の元素成分比は、好ましくは、Ｓｉの１に対してＯを０．６０〜１．７０、Ｃを０．０５〜０．４０、Ｎを０．０５〜０．６０とするのが望ましい。
【００２０】
透明ガスバリア膜中のＯがＳｉに対して１．７０倍を越えて存在すると、透光性、膜の低反射性、基体との密着性は良いが、ガスバリア性が著しく低下する。一方、ＯがＳｉに対して０．６０未満では、透過率が減少して透光性が確保できず、また、膜の基体との密着性も悪くなる。特に酸素欠陥が生じた場合では、可視光域短波長側に著しい吸収が生じ、透明ガスバリア膜が着色する。
【００２１】
ＮがＳｉに対して０．６０倍を越える場合、ガスバリア性は良好であるが、透明ガスバリア膜の屈折率が高くなって透光性が低下し、また、透明ガスバリア膜に生じる応力が大きくなり、基体が反って、基体から膜が剥離するという不具合が生じる。一方、Ｎが、Ｓｉに対して０．０５倍未満の場合、ガスバリア性が不十分となる。
【００２２】
ＣがＳｉに対して０．４０倍を越える場合、ガスバリア性と膜の屈曲に対する可撓性は良好であるが、膜にクラックが生じ、透光性が低下しやすくなる。一方、ＣがＳｉに対して０．０５倍未満の場合、膜に生じる応力が大きくなり、基体が反るという不具合が生じる。
【００２３】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、ガスバリア性を向上させるため、透明ガスバリア膜の原子の網目構造を複雑にしたり、膜を緻密化したり、屈折率を制御して透光を向上するために、Ｓｉ以外の金属であるＩｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種以上の元素を微量添加したものである。Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａは、基体の表面や、基体の表面に成膜されている膜や電子素子等との密着性をよくすることができる。
【００２４】
本発明の透明ガスバリア膜は、図１に示すように、基体の一つの表面のみに成膜して十分なバリア性を有するが、用途によっては、基体の両面に成膜してもよい。
【００２５】
本発明の透明ガスバリア膜を成膜する基体には、特に制限するものではないが、プラスティック樹脂であれば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレートの他にも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、および、これらの延伸フィルム、板材が使用出来る。これらのプラスティック樹脂の厚さは、５０μｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
【００２６】
さらに、これらの基体に用いるプラスティック樹脂の表面を、コロナ放電処理、アンカーコーティング処理、平滑化処理したものでも良い。
【００２７】
また、本発明によるガスバリア膜を成膜する基体には、プラスティック樹脂の他に、ガラスやセラミックスや金属の上に各種有機物（モノマー、高分子）を塗布したものや、電子デバイス関連素子を成膜したものでも良い。ガラスやセラミックスや金属は、酸素ガスや水蒸気を発生しないが、この上に成膜した各種有機物や電子デバイス関連素子が酸素ガスや水蒸気を発生することがあり、これから発生したガスが上部に拡散するのを防ぐために、本発明の透明ガスバリア膜が有効に用いることができる。例えば、厚さ１００μｍ程度の薄いガラスにおいて、ガラスを屈曲させたときにガラスの表面や端部の微細な欠陥による破壊を防ぐために、ガラスの両面あるいは片面に樹脂をコートし、可撓性を向上させたガラスを基体に用いてもよい。
【００２８】
また、基体上に各種有機物（モノマー、高分子）を塗布して成膜したものや電子デバイス関連素子を成膜したものにおいて、これらの成膜したものから酸素や水蒸気が発生しない場合でも、これらの成膜したものが外側（成膜したもの基体側あるいは基体側とは反対側の面）や空気中から進入する酸素や水分により劣化するのを防ぐために、成膜したものの片側、あるいは両側に、成膜したものの面に直に、あるいは、他の成膜した面を介してガスバリア膜を成膜することもできる。
【００２９】
本発明の透明ガスバリア薄膜は、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて、基体の表面に成膜することが好ましい。該アークプラズマ蒸着法は、例えば、図２に概略を示す成膜装置を用いる。該アークプラズマ蒸着法は、イオンプレーティングの１種であり、特開平９−２５５７５号公報や特開平１１−２６９６３６号公報に開示されている成膜方法である。
【００３０】
ガスバリア膜の成膜する膜厚は、可視光透過率が５０％以上の場合、２μｍ以下とすることが好ましく、可視光透過率が８０％以上の場合、４００ｎｍ以下とすることが望ましい。また、ガスバリア性能を有効に機能させるためには、膜厚を１００ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００３１】
図２に示す成膜装置は、真空チャンバー３と、真空チャンバー３の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン４と、真空チャンバー３内の底部に配置したルツボ５と、真空チャンバー３内の上部に配置した基板支持ホルダー６によって構成されている。
【００３２】
ルツボ５は、窒化珪素製やカーボン製のものを使用することが望ましい。
【００３３】
圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン４は、Ｔａ製のパイプ７とＬａＢ６製の円盤８とで構成された複合陰極であり、パイプ７の内部にＡｒガスを導入した際に加熱されたＴａ、ＬａＢ６から熱電子が放出され、プラズマビーム９を成形する。圧力勾配型プラズマガン４の内部は、真空チャンバー３より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたＴａやＬａＢ６が酸素などの反応性ガスによって劣化することを防ぐ構造になっている。
【００３４】
基板支持ホルダー６はモーターにより回転する機構になっている。また、基板支持ホルダー６の上部には、基板加熱用ヒーター１０と温度計１１が配置されている。基板加熱用ヒーター１０は、成膜する基体１９を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１１の測定値をもとに基板加熱ヒーター１０の出力を制御している。また、真空チャンバー３の側壁にはガス供給ノズル１２が配置されており、このガス供給ノズル１２には、マスフローコントローラーを介して酸素ガス（Ｏ２）、窒素ガス（Ｎ２）、炭酸ガス（ＣＯ２）などの反応ガス１３が供給される。また、真空チャンバー３はコンダクタンスバルブ１４を介して真空排気装置１５に接続されており、真空チャンバー３に取り付けられた真空計１６の測定値をもとに、コンダクタンスバルブ１４の開度を調整して真空チャンバー３内が所定の圧力（真空度）に維持されるようになっている。
【００３５】
電気的に絶縁性の高い原料を透明ガスバリア膜の成膜に用いるときには、圧力勾配型プラズマガン４の近傍に設けた反射電子帰還電極１７を使用して、真空チャンバー３中の電子を捕獲し、長時間安定して成膜できる。
【００３６】
図２に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明の透明ガスバリア膜を基体に成膜する。
【００３７】
窒化珪素あるいはカーボンで製造されたルツボ５に、粒状の蒸発原料１８を充填し、蒸発原料１８が充填されたルツボ５を真空チャンバー３の底部にセットする。蒸発原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００３８】
蒸発原料１８を成膜する基体２を基板支持ホルダー６に取り付け、真空チャンバー３内を約１０−４Ｐａに排気する。排気後、マスフローコントローラーを用いて流量を制御（１０〜４０ｓｃｃｍ）した放電用Ａｒガス２０を、圧力勾配型プラズマガン４を通して真空チャンバー３内に供給する。
【００３９】
次に、反応ガス（Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガスなど）１３をガス供給ノズル１２から真空チャンバー３内に供給するとともに、真空排気装置１５と真空チャンバー３との間に配置されたコンダクタンスバルブ１４の開口の程度を調整して、真空チャンバー３内を約０．１Ｐａの圧力に調整する。これらの反応ガス１３は、図示しないマスフローコントローラーにより流量を制御する。流量は、膜組成、成膜速度、圧力勾配型プラズマガン４の出力、真空度、基体の温度、および放電圧力によって決定する。
【００４０】
次に、圧力勾配型プラズマガン４を作動させ、プラズマビーム９をルツボ５内の蒸発原料１８に収束させ、蒸発原料１８が蒸発する温度に蒸発原料１８を加熱する。プラズマビーム９をルツボ５中の蒸発原料１８に集束させるために、集束コイル２１や磁石２２などを使用する。
【００４１】
プラズマビーム９によって加熱・蒸発した蒸発原料と導入された反応ガスは、プラズマ雰囲気２３によってイオン化される。イオン化したこれらの物質は、雰囲気中のプラズマのもつプラズマポテンシャルと、基体のもつフローティングポテンシャルとの電位差によって基体に向かって加速され、粒子は約２０ｅＶという大きなエネルギーをもって基体２の下表面に到達・堆積し、非常に緻密な本発明の透明ガスバリア膜が成膜される。
【００４２】
本発明の透明ガスバリア膜をアークプラズマ蒸着法で成膜する際、蒸発原料にＳｉＯｘ（０≦ｘ≦２）を用いる。蒸発時の安定性および反応ガスとの反応性から、好ましくはＳｉＯ、Ｓｉが良い。ＳｉＯ２は最も安価で、かつ扱いやすい材料ではあるが、膜の十分な炭化および窒化が難しい。また、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＣは、
成膜するための蒸発させる温度が高いため、多大な電力が必要となり、成膜コストが高く、あまり実用的ではない。
【００４３】
原料は、粉体状でも、粒状でも、ブロック状でも、どのような形態でも使用出来る。反応ガスには、窒素、酸素、炭素を含むガスを用いる。たとえば窒素源には、Ｎ２が望ましいが、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯでもよい。酸素源にはＯ２が望ましいが、Ｏ３でもよい。また、炭素源には、ＣＯ２、ＣＯ、微量のメタン、エタン、プロパンなどが使用出来る。
【００４４】
本発明の透明ガスバリア膜に用いる、Ｓｉ以外の金属（Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ）の蒸発原料には、金属、酸化物または２種以上の金属からなる複酸化物が使用出来る。これらの金属や化合物を蒸発原料として使用する場合には、蒸気圧や蒸発速度を十分に考慮する必要がある。
【００４５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を述べるが、本発明は、以下の実施例に限定するものではない。
【００４６】
実施例１
本発明の透明ガスバリア膜を、図２に示す成膜装置を用い、次に示す手順で基体に成膜した。
【００４７】
蒸発原料１８には、高純度化学製のＳｉＯ粉粒体を使用した。これを、窒化珪素製のルツボ５に充填し、真空チャンバー３の底の、所定の位置に設置した。
【００４８】
３０ｃｍ角に切り出したＰＥＴフィルム（厚さ２００μｍ）を純水中で超音波洗浄し、さらに、純水で十分にすすいだ後、乾燥してＰＥＴフィルムの面を清浄にして、基体１９に用いた。
【００４９】
このＰＥＴフィルムをガラス板に固定し、ＰＥＴフィルムを固定したガラス板を、ＰＥＴフィルムが下になるように、真空チャンバー３内の基板支持ホルダー６に設置した。
【００５０】
この後、真空チャンバー３内の圧力が１．０×１０−４Ｐａに達するまで、約２時間、真空排気装置１５で排気した。なお、この排気中に、基体１９は加熱していない。
【００５１】
圧力勾配型プラズマガン４に２０ｓｃｃｍのアルゴンガス（Ａｒ）を流し、さらに、反応性ガスとして炭酸ガス（ＣＯ２）を５０ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）を１００ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン４の出力が１０ｋＷになるまで徐々に電力を印可し、圧力勾配型プラズマガン４からプラズマビームを発生させて原料に照射し、原料を加熱して蒸発させた。なお、圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。
【００５２】
このとき、また、真空チャンバー３内の圧力が０．４Ｐａとなるように真空排気装置の排気能力を制御した。
【００５３】
放電、圧力、原料の蒸発が安定した後、シャッターを２５秒間開け、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。
【００５４】
得られた膜の厚さは２０２ｎｍであり、８．１ｎｍ・ｓ−１という著しく早い成膜速度でＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜が成膜できた。また、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：１．３：０．１：０．３の元素成分比であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．６２０で、膜の消衰係数は０．００２と著しく小さく、可視光線透過率８６％と極めて透光性が高い膜であった。
【００５５】
膜の酸素透過度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２６ のＢ法に準じ、また、水蒸気透過度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２９ のＢ法に準じ、それぞれ測定した。本実施例の透明ガスバリア膜付き基体の酸素透過度は、０．０９ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１であり、また、水蒸気透過度は、０．１０ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１であり、酸素および水蒸気に対するバリア性が著しく良好な透明ガスバリア膜が得られた。また、本実施例の透明ガスバリア膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基体１９と密着していた。
【００５６】
実施例２
実施例１で使用した装置、基体、蒸発原料と同じものを使用した。基体のＰＥＴフィルムを洗浄し、ついで真空チャンバー３中にセットして真空引きするとともに、基板加熱ヒーター１０を作動させて５０℃でフィルム表面の付着ガスを脱気した。フィルムを室温に冷却した後、圧力勾配型プラズマガン４の出力８ｋＷ、一酸化炭素ガス（ＣＯ）３０ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）１００ｓｃｃｍ、酸素ガス（Ｏ２）１０ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．２Ｐａで８５秒間、基体（ＰＥＴフィルム）１９上に膜を成膜した。
【００５７】
得られた膜の厚さは３５５ｎｍであり、膜はおおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：１．０：０．２：０．５の元素成分比をもつ、ＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．７９で、膜の消衰係数は０．００５、可視光線透過率は８１％であった。
【００５８】
膜の酸素透過度と水蒸気透過度を実施例１と同様に測定したところ、本実施例の透明ガスバリア膜付き基体の酸素透過度は、０．０３ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１、水蒸気透過度は、０．０４ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１で、酸素および水蒸気に対するバリア性が著しく良好であった。また、本実施例の透明ガスバリア膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基板と密着していた。
【００５９】
比較例１
実施例１で使用した装置で、基体１９には実施例１と同じＰＥＴフィルムを用い、蒸発原料１８にはＳｉＯ２粉粒体を使用した。圧力勾配型プラズマガン４の出力１０ｋＷ、 窒素ガスを１００ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．２Ｐａで４０秒間、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。得られた膜の厚さは１９６ｎｍであり、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｎ＝１．０：１．８：０．２の元素成分比をもち、実施例１で得られた透明ガスバリア膜に対してＣを含まない膜であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．５５で、膜の消衰係数は０．００２であり、可視光線透過率は ９０％と極めて透光性が高い膜であった。
【００６０】
しかし、膜の酸素透過度と水蒸気透過度を実施例１と同様に測定したところ、本膜付き基体の酸素透過度は０．８５ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１、水蒸気透過度は０．７５ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１で、酸素および水蒸気に対するバリア性は劣るものであった。
【００６１】
比較例２
実施例１と同じＰＥＴフィルムを用いた。実施例１に使用した装置でＳｉＯ粉粒体を原料に用いた。圧力勾配型プラズマガン４の出力を１２ｋＷ、窒素ガスを５０ｓｃｃｍ、炭酸ガスを２００ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．１Ｐａで３１秒間、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。得られた膜の厚さは２１０ｎｍであり、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：０．８：０．５：０．２の元素成分比をもつ、ＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜で、実施例１で得られた膜に比較し、Ｃの多い膜であった。得られた膜は褐色に着色しており、可視光線透過率が３９％と著しく低いものであった。また、膜表面を顕微鏡で観察すると微細なクラックが多数発生しており、ガスバリア膜としては到底用いることができないものであった。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の透明ガスバリア膜は、高いガスバリア性と透光性を両立させたバリア膜つき基体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で得られるガスバリア膜つき基体の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明のガスバリア膜の成膜方法による成膜装置の概略図である。
【符号の説明】
１ Ｃ，Ｎを含む酸化珪素系のガスバリア膜
２ 基体
３ 真空チャンバー
４ 圧力勾配型プラズマガン
５ ルツボ
６ 基板支持ホルダー
７ Ｔａ製のパイプ
８ ＬａＢ６製の円盤
９ プラズマビーム
１０ 基板加熱用ヒーター
１１ 温度計
１２ ガス供給ノズル
１３ 反応性ガス
１４ コンダクタンスバルブ
１５ 真空排気装置
１６ 真空計
１７ 反射電子帰還電極
１８ 蒸発原料
１９ 基体
２０ 放電用アルゴンガス
２１ 収束コイル
２２ 磁石
２３ プラズマ雰囲気
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイや電子デバイスなどに用いられるガスバリア膜およびバリア膜付き基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品や医薬品を長期間保管するための包装材として、従来から可撓性のあるプラスティックフィルムが、その扱いやすさと透明性から多々用いられているが、酸素ガスや水蒸気を通しやすいために食品や医薬品を劣化させてしまうことがあった。
【０００３】
これを解決するために、プラスティックフィルム基材の上に、酸化珪素などの無機酸化物や、窒化珪素などの無機窒化物を膜つけし、酸素ガスや水蒸気をバリアする透明なガスバリア膜を得る技術が知られており、例えば、プラズマＣＶＤによるカーボンを含んだ酸化珪素系膜がある。ＣＶＤ法は基板に熱的なダメージを与えることが少なく、かつ可撓性に優れた膜が得られる製法である（特許文献１）。
【０００４】
しかし、ＣＶＤ法では成膜速度が遅く、生産性を考えるとコストが高く、また、出発原料に有機化合物を用いるために、膜中に有機物が残りやすく膜に吸収が生じやすいといった問題点がある。
【０００５】
また、アクリレートを含むポリマー層と無機層を交互に複数層積層することで、酸素および水蒸気に対する高度なガスバリア性を有する透明ガスバリア材がある（特許文献２）。
【０００６】
しかし、この手法は、ポリマーの原料である混合樹脂溶液を均一に塗布した後に電子線を照射してポリマー化し、その上にＥＢ蒸着法で無機薄膜を積層する方法であり、工程が非常に複雑で時間がかかることが大きな欠点である。
【０００７】
また、フラットパネルディスプレイの１つである有機エレクトロルミネッセンス素子に用いるための無機バリア膜として、窒化酸化シリコンがあり、これは高いガスバリア性をもつＳｉＮｘと、高い透光性をもつＳｉＯ２の双方の利点をあわせもたせたものである（特許文献３）。
【０００８】
このバリア膜は、主とする成膜方法がスパッタ法であり、成膜速度が遅くて実用的でない。
【０００９】
一方、成膜法については、イオンプレーティングの１種である、アークプラズマ蒸着法が知られている（特許文献４、特許文献５）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１９２６４６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０５３５４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１００４６９号公報
【特許文献４】
特開平９−２５５７５号公報
【特許文献５】
特開平１１−２６９６３６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フラットパネルディスプレイなどに用いられる有機物に対し、耐久性を向上させるための、極めて優れた酸素ガスや水蒸気に対するガスバリア性を有するガスバリア膜および該ガスバリア膜を成膜した基体、該ガスバリア膜を効率よく成膜する方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の透明ガスバリア膜は、基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含むことを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１３】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、前述のガスバリア膜において、Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）、Ｃ、Ｎの元素成分比が、Ｓｉの１に対して、Ｏが０．６０〜１．７０、Ｃが０．０５〜０．４０、Ｎが０．０５〜０．６０であることを特徴とし、さらにまた、前述の透明ガスバリア膜において、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種もしくは２種以上の元素を含むことを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１４】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、可視光透過率が５０％以上あるいは８０％以上であることを特徴とする透明ガスバリア膜である。
【００１５】
また本発明の透明ガスバリア膜付き基体は、前述のガスバリア膜をプラスティックの板、フィルム、あるいはガラス板に成膜されてなることを特徴とする透明ガスバリア膜付き基体である。
【００１６】
さらにまた、本発明の透明ガスバリア膜付き基体は、有機ＥＬ素子に用いられていることを特徴とする。
【００１７】
また、本法発明の透明ガスバリア膜の成膜方法は、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法で成膜することを特徴とする透明ガスバリア膜の成膜方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による透明ガスバリア膜は、基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含むものであり、図１に示すように、基体２に透明ガスバリア膜１が積層される。
【００１９】
該透明ガスバリア膜の元素成分比は、好ましくは、Ｓｉの１に対してＯを０．６０〜１．７０、Ｃを０．０５〜０．４０、Ｎを０．０５〜０．６０とするのが望ましい。
【００２０】
透明ガスバリア膜中のＯがＳｉに対して１．７０倍を越えて存在すると、透光性、膜の低反射性、基体との密着性は良いが、ガスバリア性が著しく低下する。一方、ＯがＳｉに対して０．６０未満では、透過率が減少して透光性が確保できず、また、膜の基体との密着性も悪くなる。特に酸素欠陥が生じた場合では、可視光域短波長側に著しい吸収が生じ、透明ガスバリア膜が着色する。
【００２１】
ＮがＳｉに対して０．６０倍を越える場合、ガスバリア性は良好であるが、透明ガスバリア膜の屈折率が高くなって透光性が低下し、また、透明ガスバリア膜に生じる応力が大きくなり、基体が反って、基体から膜が剥離するという不具合が生じる。一方、Ｎが、Ｓｉに対して０．０５倍未満の場合、ガスバリア性が不十分となる。
【００２２】
ＣがＳｉに対して０．４０倍を越える場合、ガスバリア性と膜の屈曲に対する可撓性は良好であるが、膜にクラックが生じ、透光性が低下しやすくなる。一方、ＣがＳｉに対して０．０５倍未満の場合、膜に生じる応力が大きくなり、基体が反るという不具合が生じる。
【００２３】
また、本発明の透明ガスバリア膜は、ガスバリア性を向上させるため、透明ガスバリア膜の原子の網目構造を複雑にしたり、膜を緻密化したり、屈折率を制御して透光を向上するために、Ｓｉ以外の金属であるＩｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種以上の元素を微量添加したものである。Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａは、基体の表面や、基体の表面に成膜されている膜や電子素子等との密着性をよくすることができる。
【００２４】
本発明の透明ガスバリア膜は、図１に示すように、基体の一つの表面のみに成膜して十分なバリア性を有するが、用途によっては、基体の両面に成膜してもよい。
【００２５】
本発明の透明ガスバリア膜を成膜する基体には、特に制限するものではないが、プラスティック樹脂であれば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレートの他にも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、および、これらの延伸フィルム、板材が使用出来る。これらのプラスティック樹脂の厚さは、５０μｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
【００２６】
さらに、これらの基体に用いるプラスティック樹脂の表面を、コロナ放電処理、アンカーコーティング処理、平滑化処理したものでも良い。
【００２７】
また、本発明によるガスバリア膜を成膜する基体には、プラスティック樹脂の他に、ガラスやセラミックスや金属の上に各種有機物（モノマー、高分子）を塗布したものや、電子デバイス関連素子を成膜したものでも良い。ガラスやセラミックスや金属は、酸素ガスや水蒸気を発生しないが、この上に成膜した各種有機物や電子デバイス関連素子が酸素ガスや水蒸気を発生することがあり、これから発生したガスが上部に拡散するのを防ぐために、本発明の透明ガスバリア膜が有効に用いることができる。例えば、厚さ１００μｍ程度の薄いガラスにおいて、ガラスを屈曲させたときにガラスの表面や端部の微細な欠陥による破壊を防ぐために、ガラスの両面あるいは片面に樹脂をコートし、可撓性を向上させたガラスを基体に用いてもよい。
【００２８】
また、基体上に各種有機物（モノマー、高分子）を塗布して成膜したものや電子デバイス関連素子を成膜したものにおいて、これらの成膜したものから酸素や水蒸気が発生しない場合でも、これらの成膜したものが外側（成膜したもの基体側あるいは基体側とは反対側の面）や空気中から進入する酸素や水分により劣化するのを防ぐために、成膜したものの片側、あるいは両側に、成膜したものの面に直に、あるいは、他の成膜した面を介してガスバリア膜を成膜することもできる。
【００２９】
本発明の透明ガスバリア薄膜は、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて、基体の表面に成膜することが好ましい。該アークプラズマ蒸着法は、例えば、図２に概略を示す成膜装置を用いる。該アークプラズマ蒸着法は、イオンプレーティングの１種であり、特開平９−２５５７５号公報や特開平１１−２６９６３６号公報に開示されている成膜方法である。
【００３０】
ガスバリア膜の成膜する膜厚は、可視光透過率が５０％以上の場合、２μｍ以下とすることが好ましく、可視光透過率が８０％以上の場合、４００ｎｍ以下とすることが望ましい。また、ガスバリア性能を有効に機能させるためには、膜厚を１００ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００３１】
図２に示す成膜装置は、真空チャンバー３と、真空チャンバー３の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン４と、真空チャンバー３内の底部に配置したルツボ５と、真空チャンバー３内の上部に配置した基板支持ホルダー６によって構成されている。
【００３２】
ルツボ５は、窒化珪素製やカーボン製のものを使用することが望ましい。
【００３３】
圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン４は、Ｔａ製のパイプ７とＬａＢ６製の円盤８とで構成された複合陰極であり、パイプ７の内部にＡｒガスを導入した際に加熱されたＴａ、ＬａＢ６から熱電子が放出され、プラズマビーム９を成形する。圧力勾配型プラズマガン４の内部は、真空チャンバー３より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたＴａやＬａＢ６が酸素などの反応性ガスによって劣化することを防ぐ構造になっている。
【００３４】
基板支持ホルダー６はモーターにより回転する機構になっている。また、基板支持ホルダー６の上部には、基板加熱用ヒーター１０と温度計１１が配置されている。基板加熱用ヒーター１０は、成膜する基体１９を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１１の測定値をもとに基板加熱ヒーター１０の出力を制御している。また、真空チャンバー３の側壁にはガス供給ノズル１２が配置されており、このガス供給ノズル１２には、マスフローコントローラーを介して酸素ガス（Ｏ２）、窒素ガス（Ｎ２）、炭酸ガス（ＣＯ２）などの反応ガス１３が供給される。また、真空チャンバー３はコンダクタンスバルブ１４を介して真空排気装置１５に接続されており、真空チャンバー３に取り付けられた真空計１６の測定値をもとに、コンダクタンスバルブ１４の開度を調整して真空チャンバー３内が所定の圧力（真空度）に維持されるようになっている。
【００３５】
電気的に絶縁性の高い原料を透明ガスバリア膜の成膜に用いるときには、圧力勾配型プラズマガン４の近傍に設けた反射電子帰還電極１７を使用して、真空チャンバー３中の電子を捕獲し、長時間安定して成膜できる。
【００３６】
図２に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明の透明ガスバリア膜を基体に成膜する。
【００３７】
窒化珪素あるいはカーボンで製造されたルツボ５に、粒状の蒸発原料１８を充填し、蒸発原料１８が充填されたルツボ５を真空チャンバー３の底部にセットする。蒸発原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００３８】
蒸発原料１８を成膜する基体２を基板支持ホルダー６に取り付け、真空チャンバー３内を約１０−４Ｐａに排気する。排気後、マスフローコントローラーを用いて流量を制御（１０〜４０ｓｃｃｍ）した放電用Ａｒガス２０を、圧力勾配型プラズマガン４を通して真空チャンバー３内に供給する。
【００３９】
次に、反応ガス（Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯ２ガスなど）１３をガス供給ノズル１２から真空チャンバー３内に供給するとともに、真空排気装置１５と真空チャンバー３との間に配置されたコンダクタンスバルブ１４の開口の程度を調整して、真空チャンバー３内を約０．１Ｐａの圧力に調整する。これらの反応ガス１３は、図示しないマスフローコントローラーにより流量を制御する。流量は、膜組成、成膜速度、圧力勾配型プラズマガン４の出力、真空度、基体の温度、および放電圧力によって決定する。
【００４０】
次に、圧力勾配型プラズマガン４を作動させ、プラズマビーム９をルツボ５内の蒸発原料１８に収束させ、蒸発原料１８が蒸発する温度に蒸発原料１８を加熱する。プラズマビーム９をルツボ５中の蒸発原料１８に集束させるために、集束コイル２１や磁石２２などを使用する。
【００４１】
プラズマビーム９によって加熱・蒸発した蒸発原料と導入された反応ガスは、プラズマ雰囲気２３によってイオン化される。イオン化したこれらの物質は、雰囲気中のプラズマのもつプラズマポテンシャルと、基体のもつフローティングポテンシャルとの電位差によって基体に向かって加速され、粒子は約２０ｅＶという大きなエネルギーをもって基体２の下表面に到達・堆積し、非常に緻密な本発明の透明ガスバリア膜が成膜される。
【００４２】
本発明の透明ガスバリア膜をアークプラズマ蒸着法で成膜する際、蒸発原料にＳｉＯｘ（０≦ｘ≦２）を用いる。蒸発時の安定性および反応ガスとの反応性から、好ましくはＳｉＯ、Ｓｉが良い。ＳｉＯ２は最も安価で、かつ扱いやすい材料ではあるが、膜の十分な炭化および窒化が難しい。また、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＣは、
成膜するための蒸発させる温度が高いため、多大な電力が必要となり、成膜コストが高く、あまり実用的ではない。
【００４３】
原料は、粉体状でも、粒状でも、ブロック状でも、どのような形態でも使用出来る。反応ガスには、窒素、酸素、炭素を含むガスを用いる。たとえば窒素源には、Ｎ２が望ましいが、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯでもよい。酸素源にはＯ２が望ましいが、Ｏ３でもよい。また、炭素源には、ＣＯ２、ＣＯ、微量のメタン、エタン、プロパンなどが使用出来る。
【００４４】
本発明の透明ガスバリア膜に用いる、Ｓｉ以外の金属（Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ）の蒸発原料には、金属、酸化物または２種以上の金属からなる複酸化物が使用出来る。これらの金属や化合物を蒸発原料として使用する場合には、蒸気圧や蒸発速度を十分に考慮する必要がある。
【００４５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を述べるが、本発明は、以下の実施例に限定するものではない。
【００４６】
実施例１
本発明の透明ガスバリア膜を、図２に示す成膜装置を用い、次に示す手順で基体に成膜した。
【００４７】
蒸発原料１８には、高純度化学製のＳｉＯ粉粒体を使用した。これを、窒化珪素製のルツボ５に充填し、真空チャンバー３の底の、所定の位置に設置した。
【００４８】
３０ｃｍ角に切り出したＰＥＴフィルム（厚さ２００μｍ）を純水中で超音波洗浄し、さらに、純水で十分にすすいだ後、乾燥してＰＥＴフィルムの面を清浄にして、基体１９に用いた。
【００４９】
このＰＥＴフィルムをガラス板に固定し、ＰＥＴフィルムを固定したガラス板を、ＰＥＴフィルムが下になるように、真空チャンバー３内の基板支持ホルダー６に設置した。
【００５０】
この後、真空チャンバー３内の圧力が１．０×１０−４Ｐａに達するまで、約２時間、真空排気装置１５で排気した。なお、この排気中に、基体１９は加熱していない。
【００５１】
圧力勾配型プラズマガン４に２０ｓｃｃｍのアルゴンガス（Ａｒ）を流し、さらに、反応性ガスとして炭酸ガス（ＣＯ２）を５０ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）を１００ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン４の出力が１０ｋＷになるまで徐々に電力を印可し、圧力勾配型プラズマガン４からプラズマビームを発生させて原料に照射し、原料を加熱して蒸発させた。なお、圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。
【００５２】
このとき、また、真空チャンバー３内の圧力が０．４Ｐａとなるように真空排気装置の排気能力を制御した。
【００５３】
放電、圧力、原料の蒸発が安定した後、シャッターを２５秒間開け、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。
【００５４】
得られた膜の厚さは２０２ｎｍであり、８．１ｎｍ・ｓ−１という著しく早い成膜速度でＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜が成膜できた。また、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：１．３：０．１：０．３の元素成分比であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．６２０で、膜の消衰係数は０．００２と著しく小さく、可視光線透過率８６％と極めて透光性が高い膜であった。
【００５５】
膜の酸素透過度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２６ のＢ法に準じ、また、水蒸気透過度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２９ のＢ法に準じ、それぞれ測定した。本実施例の透明ガスバリア膜付き基体の酸素透過度は、０．０９ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１であり、また、水蒸気透過度は、０．１０ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１であり、酸素および水蒸気に対するバリア性が著しく良好な透明ガスバリア膜が得られた。また、本実施例の透明ガスバリア膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基体１９と密着していた。
【００５６】
実施例２
実施例１で使用した装置、基体、蒸発原料と同じものを使用した。基体のＰＥＴフィルムを洗浄し、ついで真空チャンバー３中にセットして真空引きするとともに、基板加熱ヒーター１０を作動させて５０℃でフィルム表面の付着ガスを脱気した。フィルムを室温に冷却した後、圧力勾配型プラズマガン４の出力８ｋＷ、一酸化炭素ガス（ＣＯ）３０ｓｃｃｍ、窒素ガス（Ｎ２）１００ｓｃｃｍ、酸素ガス（Ｏ２）１０ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．２Ｐａで８５秒間、基体（ＰＥＴフィルム）１９上に膜を成膜した。
【００５７】
得られた膜の厚さは３５５ｎｍであり、膜はおおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：１．０：０．２：０．５の元素成分比をもつ、ＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．７９で、膜の消衰係数は０．００５、可視光線透過率は８１％であった。
【００５８】
膜の酸素透過度と水蒸気透過度を実施例１と同様に測定したところ、本実施例の透明ガスバリア膜付き基体の酸素透過度は、０．０３ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１、水蒸気透過度は、０．０４ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１で、酸素および水蒸気に対するバリア性が著しく良好であった。また、本実施例の透明ガスバリア膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基板と密着していた。
【００５９】
比較例１
実施例１で使用した装置で、基体１９には実施例１と同じＰＥＴフィルムを用い、蒸発原料１８にはＳｉＯ２粉粒体を使用した。圧力勾配型プラズマガン４の出力１０ｋＷ、 窒素ガスを１００ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．２Ｐａで４０秒間、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。得られた膜の厚さは１９６ｎｍであり、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｎ＝１．０：１．８：０．２の元素成分比をもち、実施例１で得られた透明ガスバリア膜に対してＣを含まない膜であった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．５５で、膜の消衰係数は０．００２であり、可視光線透過率は ９０％と極めて透光性が高い膜であった。
【００６０】
しかし、膜の酸素透過度と水蒸気透過度を実施例１と同様に測定したところ、本膜付き基体の酸素透過度は０．８５ｃｃ・ｍ−２・ｄａｙ−１・ａｔｍ−１、水蒸気透過度は０．７５ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１で、酸素および水蒸気に対するバリア性は劣るものであった。
【００６１】
比較例２
実施例１と同じＰＥＴフィルムを用いた。実施例１に使用した装置でＳｉＯ粉粒体を原料に用いた。圧力勾配型プラズマガン４の出力を１２ｋＷ、窒素ガスを５０ｓｃｃｍ、炭酸ガスを２００ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力０．１Ｐａで３１秒間、ＰＥＴフィルム上に膜を成膜した。得られた膜の厚さは２１０ｎｍであり、膜の組成を分析した結果、おおよそＳｉ：Ｏ：Ｃ：Ｎ＝１．０：０．８：０．５：０．２の元素成分比をもつ、ＣおよびＮを含む酸化珪素系の膜で、実施例１で得られた膜に比較し、Ｃの多い膜であった。得られた膜は褐色に着色しており、可視光線透過率が３９％と著しく低いものであった。また、膜表面を顕微鏡で観察すると微細なクラックが多数発生しており、ガスバリア膜としては到底用いることができないものであった。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の透明ガスバリア膜は、高いガスバリア性と透光性を両立させたバリア膜つき基体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で得られるガスバリア膜つき基体の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明のガスバリア膜の成膜方法による成膜装置の概略図である。
【符号の説明】
１ Ｃ，Ｎを含む酸化珪素系のガスバリア膜
２ 基体
３ 真空チャンバー
４ 圧力勾配型プラズマガン
５ ルツボ
６ 基板支持ホルダー
７ Ｔａ製のパイプ
８ ＬａＢ６製の円盤
９ プラズマビーム
１０ 基板加熱用ヒーター
１１ 温度計
１２ ガス供給ノズル
１３ 反応性ガス
１４ コンダクタンスバルブ
１５ 真空排気装置
１６ 真空計
１７ 反射電子帰還電極
１８ 蒸発原料
１９ 基体
２０ 放電用アルゴンガス
２１ 収束コイル
２２ 磁石
２３ プラズマ雰囲気
Claims (9)
- 基体の表面に成膜される酸化珪素系（ＳｉＯｘ）の透明ガスバリア膜において、酸化珪素系の透明ガスバリア膜が、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）のいずれをも含むことを特徴とする透明ガスバリア膜。
- Ｓｉ（珪素）、Ｏ（酸素）、Ｃ、Ｎの元素成分比が、Ｓｉの１に対して、Ｏが０．６０〜１．７０、Ｃが０．０５〜０．４０、Ｎが０．０５〜０．６０であることを特徴とする請求項１に記載の透明ガスバリア膜。
- 透明ガスバリア膜が、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種もしくは２種以上の元素を含むことを特徴とする請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載の透明ガスバリア膜。
- ガスバリア膜の可視光透過率が５０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の透明ガスバリア膜。
- ガスバリア膜の可視光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の透明ガスバリア膜。
- 透明ガスバリア膜が成膜されている基体が、透明プラスティックの板あるいはフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の透明ガスバリア膜が成膜されてなる透明ガスバリア膜付き基体。
- 透明ガスバリア膜が成膜されている基体が、ガラス板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の透明ガスバリア膜が成膜されてなる透明ガスバリア膜付き基体。
- 透明ガスバリア膜が成膜されている基体が、有機ＥＬ素子に用いられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の透明ガスバリア膜が成膜されてなる透明ガスバリア膜付き基体。
- 圧力勾配型プラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法で、膜厚１００ｎｍ〜２μｍの範囲に成膜することを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載の透明ガスバリア膜の成膜方法。
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