JP2011143551A - Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element - Google Patents

Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element Download PDF

Info

Publication number
JP2011143551A
JP2011143551A JP2010003780A JP2010003780A JP2011143551A JP 2011143551 A JP2011143551 A JP 2011143551A JP 2010003780 A JP2010003780 A JP 2010003780A JP 2010003780 A JP2010003780 A JP 2010003780A JP 2011143551 A JP2011143551 A JP 2011143551A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas barrier
layer
film
hardness
acrylate
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.)
Pending
Application number
JP2010003780A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Kudo
伸司 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2010003780A priority Critical patent/JP2011143551A/en
Publication of JP2011143551A publication Critical patent/JP2011143551A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film excellent in high barrier performance, bending resistance, smoothness, and production suitability, a method of manufacturing the same, and an organic photoelectric conversion element using the same. <P>SOLUTION: In the gas barrier film having a gas barrier layer containing silicon and oxygen at least at one side of a substrate, when the hardness of a substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer measured by a nano-indentation method is represented by H1, and the hardness of the opposite surface side (surface A) is represented by H2, the gas barrier film has the hardness ratio (H2/H1) of 1.5 or more to 10.0 or lower and the hardness H2 of the surface A of 2.0 GPa or higher. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスバリア性フィルムとその製造方法及びそれを用いた有機光電変換素子に関する。より詳しくは、主に電子デバイス等のパッケージ、太陽電池や有機EL素子、液晶等のプラスチック基板といったディスプレイ材料に用いられるガスバリア性フィルムとその製造方法及びガスバリア性フィルムを用いた有機光電変換素子に関するものである。   The present invention relates to a gas barrier film, a method for producing the same, and an organic photoelectric conversion element using the same. More specifically, the present invention relates to a gas barrier film used for display materials such as packages for electronic devices, solar cells, organic EL elements, plastic substrates such as liquid crystals, a manufacturing method thereof, and an organic photoelectric conversion element using the gas barrier film. It is.

従来、プラスチック基板やフィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物から構成される薄膜を形成したガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。また、包装用途以外にも、例えば、液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(EL)基板等で使用されている。   Conventionally, a gas barrier film in which a thin film composed of a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or film is an article that requires blocking of various gases such as water vapor and oxygen. It is widely used in packaging applications to prevent the deterioration of packaging, food, industrial products and pharmaceuticals. In addition to packaging applications, for example, they are used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (EL) substrates, and the like.

この様なガスバリア性フィルムを形成する方法としては、プラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法、化学蒸着法)によりガスバリア層を形成する技術やポリシラザンを主成分とする塗布液を塗布し、表面処理をする技術が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。   As a method for forming such a gas barrier film, a technique for forming a gas barrier layer by a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition method) or a coating liquid containing polysilazane as a main component is applied. Techniques for surface treatment are known (for example, see Patent Documents 1 to 3).

しかしながら、上記開示されているいずれの技術も、有機光電変換素子等のガスバリア層の機能としては不十分なものであり、水蒸気透過率として、1×10−2g/m・dayを大きく下回るような、更なるガスバリア性の改善が求められていた。 However, any of the above-disclosed techniques is insufficient as a function of a gas barrier layer such as an organic photoelectric conversion element, and the water vapor transmission rate is significantly lower than 1 × 10 −2 g / m 2 · day. Thus, further improvement in gas barrier properties has been demanded.

例えば、特許文献1には、ガスバリア層における最表層の膜密度がガスバリア層全体の膜密度よりも高いことを特徴とする技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technique characterized in that the film density of the outermost layer in the gas barrier layer is higher than the film density of the entire gas barrier layer.

しかしながら、ガスバリア層の形成方法が蒸着製膜方式であるため、気相空間での副生成物として、気相中にパーティクルが発生し、基材への付着により均一な膜形成が阻害される場合があり、そのために表面の平滑性が劣ることから、有機光電変換素子への適応においては、リーク電流の影響が大きくなり、変換効率が著しく低下するという問題があった。   However, since the gas barrier layer is formed by vapor deposition, particles are generated in the gas phase as a by-product in the gas phase space, and uniform film formation is hindered by adhesion to the substrate. Therefore, since the smoothness of the surface is inferior, the adaptation to the organic photoelectric conversion element has a problem that the influence of the leakage current is increased and the conversion efficiency is remarkably lowered.

また、特許文献2に記載の方法においては、ポリシラザン塗布膜を湿式法で形成し、プラズマ処理を施すことで、ポリシラザン塗布膜をシリカに転化してガスバリア層を形成する技術が開示されている。   Further, in the method described in Patent Document 2, a technique is disclosed in which a polysilazane coating film is formed by a wet method and plasma treatment is performed to convert the polysilazane coating film to silica to form a gas barrier layer.

しかしながら、プラズマ処理の転化反応効率が低いので、実施例に記載が認められる様に、シリカ転化に要する時間が5分も要し、しかも、ポリシラザン塗布膜の処理側と反対側での膜質が殆ど一様になることから、曲げられたときの応力緩和機能が十分に働かず、耐屈曲性に劣ることが判明した。   However, since the conversion reaction efficiency of the plasma treatment is low, as described in the examples, the time required for the silica conversion is as long as 5 minutes, and the film quality on the side opposite to the treatment side of the polysilazane coating film is almost the same. Since it became uniform, it was found that the stress relaxation function when bent was not sufficient and the bending resistance was poor.

また、特許文献3に記載の方法においては、ポリシラザン塗布膜を湿式法で形成し、水蒸気を含む雰囲気において、UV放射線を照射することによりガスバリア層を形成する技術が開示されている。   In addition, the method described in Patent Document 3 discloses a technique in which a polysilazane coating film is formed by a wet method, and a gas barrier layer is formed by irradiating UV radiation in an atmosphere containing water vapor.

しかしながら、本発明者らが確認したところ、水蒸気を含む雰囲気によりシラノール形成後の脱水反応が十分に進まず、そのために得られる膜密度が低く、有機光電変換素子へのガスバリア適応においては十分でないことが判明した。   However, the present inventors have confirmed that the dehydration reaction after silanol formation does not proceed sufficiently due to the atmosphere containing water vapor, the resulting film density is low, and it is not sufficient for gas barrier adaptation to organic photoelectric conversion elements. There was found.

特開2004−66730号公報JP 2004-66730 A 特開2007−237588号公報JP 2007-237588 A 特表2009−503157号公報Special table 2009-503157

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、高いバリア性能、折り曲げ耐性、平滑性及び生産適性に優れるガスバリア性フィルムとその製造方法を提供すること、及びそれを用いた有機光電変換素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a gas barrier film excellent in high barrier performance, bending resistance, smoothness and production suitability, and a method for producing the same, and an organic material using the same. The object is to provide a photoelectric conversion element.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

1.基材の少なくとも片面に、珪素と酸素を含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムにおいて、該ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であることを特徴とするガスバリア性フィルム。   1. In a gas barrier film having a gas barrier layer containing silicon and oxygen on at least one surface of the substrate, the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer is H1, and the opposite surface side ( When the hardness of surface A) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, and the hardness H2 of the surface A is 2.0 GPa or more. Gas barrier film.

2.前記ガスバリア層の前記A面の表面粗さ(Ra)が、2.0nm以下であることを特徴とする前記1に記載のガスバリア性フィルム。   2. 2. The gas barrier film as described in 1 above, wherein the surface roughness (Ra) of the A surface of the gas barrier layer is 2.0 nm or less.

3.基材の少なくとも片面に、ポリシラザン含有液を塗布してポリシラザン塗布膜を形成した後、真空紫外線による照射処理を施して、該ポリシラザン塗布膜の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であるガスバリア層を形成するガスバリア性フィルムの製造方法であって、該真空紫外線の照射処理前または照射処理中に、該ポリシラザン塗布膜を脱水する脱水工程を有することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。   3. After applying a polysilazane-containing liquid to at least one surface of the base material to form a polysilazane coating film, irradiation with vacuum ultraviolet rays is performed, and the base surface side (B surface) of the polysilazane coating film is subjected to nanoindentation. The hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less when the measured hardness is H1 and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, and the hardness of the A surface A method for producing a gas barrier film for forming a gas barrier layer having H2 of 2.0 GPa or more, comprising a dehydration step of dehydrating the polysilazane coating film before or during the irradiation with vacuum ultraviolet rays. A method for producing a gas barrier film.

4.前記真空紫外線による照射処理で用いる照射光源が、180nm以下の波長成分を有することを特徴とする前記3に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   4). 4. The method for producing a gas barrier film as described in 3 above, wherein the irradiation light source used in the irradiation treatment with vacuum ultraviolet rays has a wavelength component of 180 nm or less.

5.前記1または2に記載のガスバリア性フィルムを用いたことを特徴とする有機光電変換素子。   5. 3. An organic photoelectric conversion element using the gas barrier film described in 1 or 2 above.

本発明により、高いバリア性能と折り曲げ耐性と共に、平滑性及び生産適性に優れるガスバリア性フィルムとその製造方法及びそれを用いた有機光電変換素子を提供することができた。   According to the present invention, a gas barrier film excellent in smoothness and production suitability as well as high barrier performance and bending resistance, a production method thereof, and an organic photoelectric conversion element using the same can be provided.

ナノインデンテーション法に従って得られる荷重−変位曲線の一例を示す。An example of the load-displacement curve obtained according to the nanoindentation method is shown. ナノインデンテーション法による硬度測定におけるダイヤモンド圧子と試料の接触状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the contact state of the diamond indenter and a sample in the hardness measurement by a nano indentation method. バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of a bulk hetero junction type organic photoelectric conversion element. タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of an organic photoelectric conversion element provided with a tandem-type bulk heterojunction layer. タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of an organic photoelectric conversion element provided with a tandem-type bulk heterojunction layer.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.

本発明のガスバリア性フィルムは、基材の少なくとも片面に、珪素と酸素を含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムにおいて、該ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項5までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。   The gas barrier film of the present invention is a gas barrier film having a gas barrier layer containing silicon and oxygen on at least one surface of the substrate, and the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer Is H1, and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, and the hardness H2 of the A surface is 2 0.0 GPa or more. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 5.

本発明の更に好ましい実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、本発明で規定する上記特性を備えたガスバリア層の改質処理を施されたA面側の表面粗さ(Ra)が、2.0nm以下であることが好ましい。本発明においては、前記改質処理が真空紫外線処理であることが好ましく、更に180nm以下の波長成分を有する真空紫外線を照射する処理であることが好ましい。   As a more preferred embodiment of the present invention, the surface roughness (Ra) on the A-side subjected to the modification treatment of the gas barrier layer having the above-mentioned characteristics defined in the present invention from the viewpoint of manifesting the effects of the present invention. , 2.0 nm or less is preferable. In the present invention, the modification treatment is preferably a vacuum ultraviolet treatment, and more preferably a treatment of irradiating vacuum ultraviolet rays having a wavelength component of 180 nm or less.

本発明のガスバリア性フィルムの製造方法としては、該基材の少なくとも片面に、ポリシラザン含有液を塗布してポリシラザン塗布膜を形成した後、真空紫外線による照射処理を施して、該ポリシラザン塗布膜の該基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であるガスバリア層を形成するガスバリア性フィルムの製造方法であって、該真空紫外線の照射処理前、または照射処理中に、該ポリシラザン塗布膜を脱水する脱水工程を有することを特徴とする。   As a method for producing a gas barrier film of the present invention, a polysilazane-containing liquid is formed on at least one surface of the base material to form a polysilazane coating film, and then an irradiation treatment with vacuum ultraviolet rays is performed to form the polysilazane coating film. When the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) is H1, and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more. A method for producing a gas barrier film that forms a gas barrier layer having a hardness H2 of 2.0 GPa or more, wherein the A-side hardness H2 is 2.0 GPa or less, and before or during the irradiation process of the vacuum ultraviolet ray And a dehydration step of dehydrating the polysilazane coating film.

従って、本発明によると、ガスバリア層の硬度が、表面側であるA面と基材側に位置するB面とで異なるため、折曲時の応力緩和機能を有し、更に、ガスバリア層の表面粗さ(Ra)を2nm以下に抑制することにより、応力集中点の抑制が可能となり、折曲時の応力緩和機能を増す。   Therefore, according to the present invention, since the hardness of the gas barrier layer is different between the A side which is the surface side and the B surface located on the substrate side, it has a stress relaxation function at the time of bending, and further, the surface of the gas barrier layer. By suppressing the roughness (Ra) to 2 nm or less, the stress concentration point can be suppressed, and the stress relaxation function at the time of bending is increased.

また、ポリシラザン含有塗布をバリア層へ転化する作製方法を採ることで、表面粗さが容易に抑制され、更に厚みの一様なバリア層を得ることが可能であり、折曲時の応力緩和機能を増す。   In addition, by adopting a production method that converts the polysilazane-containing coating into a barrier layer, the surface roughness can be easily suppressed, and a barrier layer with a uniform thickness can be obtained. Increase.

そして、180nm以下の波長成分を有する真空紫外線である照射光源、具体的にはエキシマの採用により、処理効率が向上し、処理時間短縮化が可能となり、生産性が向上すると共に、装置と照明光源の寿命が長くなる。   The use of an irradiation light source that is a vacuum ultraviolet ray having a wavelength component of 180 nm or less, specifically, an excimer improves processing efficiency, shortens processing time, improves productivity, and improves the apparatus and illumination light source. The lifetime of

本発明のガスバリア性フィルムは、有機光電変換素子に好適に用いることができる。   The gas barrier film of the present invention can be suitably used for an organic photoelectric conversion element.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail.

《ガスバリア性フィルム》
本発明のガスバリア性フィルムは、基材の少なくとも片面に、珪素と酸素を含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムにおいて、該ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつA面の硬度H2が2.0GPa以上であることを特徴とする。
《Gas barrier film》
The gas barrier film of the present invention is a gas barrier film having a gas barrier layer containing silicon and oxygen on at least one surface of the substrate, and the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer Is H1, and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, and the hardness H2 of the A surface is 2. It is 0 GPa or more.

本発明のガスバリア性フィルムは、樹脂フィルム基材(基材)、例えば、ポリエチレンテレフタレート上の少なくとも片面に、一層以上のポリシラザン塗布膜に改質処理を施して形成されたガスバリア層を有しており、ガスバリア層は、単層でもあってもよく、あるいは複数の同様な膜を積層した構成とすることにより、さらにガスバリア性を向上させることもできる。   The gas barrier film of the present invention has a gas barrier layer formed by modifying one or more polysilazane coating films on at least one surface of a resin film substrate (substrate), for example, polyethylene terephthalate. The gas barrier layer may be a single layer, or the gas barrier property can be further improved by laminating a plurality of similar films.

なお、本発明において、「ガスバリア層」とは、ポリシラザン含有液を塗布して形成された一層以上のポリシラザン塗布膜に改質処理を施して形成された二酸化珪素等の珪素酸化物からなる層をいい、該ガスバリア層を複数有する場合においても、各ガスバリア層の基材面側(B面)に位置する面の硬度H1と反対の面側(A面)の硬度H2の比(H2/H1)が、1.5〜10.0の範囲内であることを特徴とする。   In the present invention, the “gas barrier layer” is a layer made of silicon oxide such as silicon dioxide formed by modifying one or more polysilazane coating films formed by applying a polysilazane-containing liquid. The ratio of the hardness H2 on the surface side (A surface) opposite to the hardness H1 of the surface located on the base material surface side (B surface) of each gas barrier layer (H2 / H1) Is in the range of 1.5 to 10.0.

なお、本発明において、「ガスバリア性」とは、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(60±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下であり、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/m・24h・atm以下であることをいう。 In the present invention, “gas barrier property” means that the water vapor permeability (60 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured by a method in accordance with JIS K 7129-1992 is 1 × 10 -3 g / (m 2 · 24h) or less, the oxygen permeability was measured by the method based on JIS K 7126-1987 is not more than 1 × 10 -3 ml / m 2 · 24h · atm That means.

本発明に係るガスバリア層の形成方法としては、基材上に少なくとも一方の面側に、一層のポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布した後、改質処理を施すことにより、ケイ素酸化物を含有するガスバリア層を形成する方法が挙げられる。   As a method for forming a gas barrier layer according to the present invention, a coating liquid containing a single polysilazane compound is applied on at least one surface side on a base material, and then a modification treatment is performed, thereby containing a silicon oxide. And a method of forming a gas barrier layer.

ケイ素酸化物のガスバリア層を形成するためのケイ素化合物の供給は、CVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)のようにガスとして供給されるよりも、バリアフィルム基材表面に、湿式塗布法により塗布したほうがより均一で、平滑なガスバリア層を形成することができる。CVD法などの場合は、気相で反応性が増した原料物質が基材表面に堆積する工程と同時に、気相中で不必要なパーティクルよばれる異物が生成することは、よく知られているが、原料を気相反応空間に存在させないことで、これらパーティクルの発生を抑制することが可能になる。   The silicon compound for forming the gas barrier layer of silicon oxide is applied to the surface of the barrier film base material rather than being supplied as a gas as in the CVD (Chemical Vapor Deposition) method. A more uniform and smooth gas barrier layer can be formed by applying by the method. In the case of a CVD method or the like, it is well known that a foreign material called unnecessary particles is generated in the gas phase simultaneously with the step of depositing the raw material having increased reactivity in the gas phase on the substrate surface. However, it is possible to suppress the generation of these particles by preventing the raw material from being present in the gas phase reaction space.

本発明に係るガスバリア層は、膜厚方向に硬度が異なる領域が存在することが好ましく、さらに以下の特性を有することが好ましい。   The gas barrier layer according to the present invention preferably has regions with different hardness in the film thickness direction, and preferably has the following characteristics.

1)本発明に係るガスバリア層は、その断面の超高解像透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope;TEM)による転位線観察において、性質が異なる領域の明確な界面が観察されない。   1) In the gas barrier layer according to the present invention, in the dislocation line observation by the ultra high resolution transmission electron microscope (TEM) of the cross section, a clear interface in a region having different properties is not observed.

一方、性質の異なる領域を蒸着法により積層しようとすると、その性質上必ず界面が存在する。そして界面でおきる微小な不均一が原因で、積層方向における気相分子の堆積時にらせん転位、刃状転位、などの転位線が発生し、超高解像TEMにより観察される。   On the other hand, when regions having different properties are stacked by vapor deposition, an interface always exists due to the properties. Dislocation lines such as screw dislocations and edge dislocations are generated at the time of deposition of gas phase molecules in the stacking direction due to minute nonuniformity occurring at the interface, and are observed by an ultrahigh resolution TEM.

本発明に係るガスバリア層は、塗布膜の改質処理なので、気相分子の堆積時に発生しやすい転位線を発生させることなく、無界面で性質の異なる領域を形成できると推察される。   Since the gas barrier layer according to the present invention is a coating film modification process, it is presumed that regions having different properties can be formed without an interface without generating dislocation lines that are likely to occur during deposition of gas phase molecules.

2)本発明に係るガスバリア層のうち、改質処理側には硬度の高い領域が形成されるが、さらに、深さ方向のFT−IR分析から表面近傍の(平均)膜厚30nm領域のSi−O原子間距離を測定すると、微結晶領域が確認され、また、表面近傍の3nm領域には結晶化領域が確認される。   2) Of the gas barrier layer according to the present invention, a region having high hardness is formed on the reforming treatment side. Further, from the FT-IR analysis in the depth direction, Si having an (average) film thickness of 30 nm in the vicinity of the surface. When the distance between —O atoms is measured, a microcrystalline region is confirmed, and a crystallized region is confirmed in the 3 nm region near the surface.

SiOは、通常では、1000℃以上の熱処理で結晶化が確認されるのに対し、本発明に係るガスバリア層の表面領域SiOは、樹脂基材上で200度以下の低温処理でも結晶化が達成できる。明確な理由は不明であるが、本発明者らは、ポリシラザンに含まれる3〜5の環状構造が、結晶構造を形成するのに有利な原子間距離をとっているためで、通常の1000℃以上での溶解・再配列・結晶化のプロセスが不要で、すでにある短距離秩序に改質処理が関与し、少ないエネルギーで秩序化できるためと推察している。特に真空紫外線を照射する処理においては、真空紫外線照射によるSi−OH等の化学結合の切断と照射空間で生成されるオゾンによる酸化処理とが併用と、光エネルギーのロス=熱エネルギー化の抑制が可能なために効率的な処理ができるために好ましい。 While SiO 2 is normally crystallized by heat treatment at 1000 ° C. or higher, the surface region SiO 2 of the gas barrier layer according to the present invention is crystallized even at a low temperature treatment of 200 ° C. or less on the resin substrate. Can be achieved. Although the reason is not clear, the present inventors have assumed that the cyclic structure of 3 to 5 contained in polysilazane has an interatomic distance advantageous for forming a crystal structure. The process of dissolution, rearrangement, and crystallization described above is unnecessary, and it is assumed that the modification process is involved in the existing short-range order, and the ordering can be performed with less energy. In particular, in the treatment of irradiating with vacuum ultraviolet rays, the combination of the breakage of chemical bonds such as Si-OH by the irradiation of vacuum ultraviolet rays and the oxidation treatment with ozone generated in the irradiation space, the loss of light energy = suppression of thermal energy can be suppressed. This is preferable because it allows efficient processing.

〔ポリシラザン含有液の塗布膜〕
本発明に係るポリシラザン含有液の塗布膜は、基材上に少なくとも1層のポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布することにより形成される。
[Coating film of polysilazane-containing liquid]
The coating film of the polysilazane-containing liquid according to the present invention is formed by applying a coating liquid containing at least one polysilazane compound on a substrate.

塗布方法としては、任意の適切な湿式塗布方法を採用することができる。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。塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗布厚さは、乾燥後の厚さが好ましくは1nm〜100μm程度、さらに好ましくは10nm〜10μm程度、最も好ましくは10nm〜1μm程度となるように設定され得る。   Any appropriate wet coating method can be adopted as the coating method. 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. The coating thickness can be appropriately set according to the purpose. For example, the coating thickness can be set so that the thickness after drying is preferably about 1 nm to 100 μm, more preferably about 10 nm to 10 μm, and most preferably about 10 nm to 1 μm.

本発明で用いられる「ポリシラザン」とは、珪素−窒素結合を持つポリマーで、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO、Si及び両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。 The “polysilazane” used in the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and includes SiO 2 , Si 3 N 4 and both intermediate solid solutions SiO x N y made of Si—N, Si—H, N—H, or the like. Such as a ceramic precursor inorganic polymer.

フィルム基材を損なわないように塗布するため、用いるポリシラザンとしては、下記に示す特開平8−112879号公報に記載されている比較的低温でセラミック化してシリカに変性する構成単位を有する化合物が好ましい。   As the polysilazane used for coating so as not to damage the film substrate, a compound having a structural unit that is converted to silica by being ceramicized at a relatively low temperature described in JP-A-8-112879 shown below is preferable. .

Figure 2011143551
Figure 2011143551

ただし、式中のR、R及びRのそれぞれは、独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基を表す。 However, each of R 1 , R 2 and R 3 in the formula independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group.

本発明では、得られるガスバリア膜は、緻密性の観点から、R、R及びRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンが特に好ましい。 In the present invention, the obtained gas barrier film is particularly preferably perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms from the viewpoint of compactness.

一方、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。   On the other hand, the organopolysilazane in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like has an alkyl group such as a methyl group, so that the adhesion to the base substrate is improved and the polysilazane is hard and brittle. The ceramic film can be provided with toughness, and there is an advantage that generation of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. These perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.

パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質であり、分子量により異なる。これらは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有塗布液として使用することができる。   Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. The molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), is a liquid or solid substance, and varies depending on the molecular weight. These are marketed in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution.

低温でセラミック化するポリシラザンの別の例としては、上記で例示した特開平8−112879号公報に記載されているポリシラザンに、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)等が挙げられる。   As another example of the polysilazane which is ceramicized at a low temperature, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting a silicon alkoxide with the polysilazane described in JP-A-8-112879 exemplified above (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827). Glycidol-added polysilazane obtained by reacting glycidol (JP-A-6-122852), alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (JP-A-6-240208), and metal carboxylate Metal silicic acid salt-added polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (Japanese Patent Laid-Open No. 6-306329), metal Add fine particles Metal particles added polysilazane (JP-A 7-196986 JP), and the like to be.

ポリシラザンを含有する液体を調製する有機溶媒としては、ポリシラザンと容易に反応してしまうようなアルコール系や水分を含有するものを用いることは好ましくない。具体的には、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、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。具体的には、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、ターベン等の炭化水素、塩化メチレン、トリコロロエタン等のハロゲン炭化水素、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等がある。これらの溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度、等目的にあわせて選択し、複数の溶剤を混合しても良い。   As an organic solvent for preparing a liquid containing polysilazane, it is not preferable to use an alcohol or water-containing one that easily reacts with polysilazane. Specifically, hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, ethers such as halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers and alicyclic ethers can be used. Specific examples include hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, and ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran. These solvents may be selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and a plurality of solvents may be mixed.

ポリシラザン含有塗布液中のポリシラザン濃度は、目的とするシリカ膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、概ね0.2〜35質量%の範囲である。   The polysilazane concentration in the polysilazane-containing coating solution is generally in the range of 0.2 to 35% by mass, although it varies depending on the target silica film thickness and the pot life of the coating solution.

有機ポリシラザンは、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体であってもよい。アルキル基、特にもっとも分子量の少ないメチル基を有することにより、下地である基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいシリカ膜に靭性を持たせることができ、より膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる点で好ましい。   The organic polysilazane may be a derivative in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like. By having an alkyl group, especially the methyl group with the lowest molecular weight, the adhesion to the base material as the base is improved, and the hard and brittle silica film can be toughened, and the film thickness is increased. However, it is preferable in terms of suppressing the occurrence of cracks.

酸化珪素化合物への転化を促進するために、アミンや金属の触媒を添加することもできる。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 アクアミカ NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140などが挙げられる。   In order to promote the conversion to a silicon oxide compound, an amine or metal catalyst may be added. Specific examples include Aquamica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.

〔ポリシラザン塗布膜の形成工程〕
本発明に係るポリシラザン含有液に係るより形成したポリシラザン塗布膜は、改質処理前または処理中に水分が除去されていることが好ましい。そのために、ポリシラザン塗布膜中の溶媒を取り除く目的の乾燥工程である第一工程と、それに続くポリシラザン塗布膜中の水分を取り除く目的の脱水工程である第二工程が追加されていることが好ましい。
[Process for forming polysilazane coating film]
The polysilazane coating film formed from the polysilazane-containing liquid according to the present invention preferably has moisture removed before or during the modification treatment. Therefore, it is preferable that a first step which is a drying step for removing the solvent in the polysilazane coating film and a second step which is a subsequent dehydration step for removing moisture in the polysilazane coating film are preferably added.

(第一工程:乾燥工程)
第一工程においては、主に溶媒を取り除くための乾燥条件を、熱処理などの方法で適宜決めることができるが、このときに水分が除去される条件にあってもよい。熱処理温度は迅速処理の観点から高い温度が好ましいが、樹脂基材への熱ダメージを考慮し、温度と処理時間を適宜決めることができる。例えば、樹脂基材としてガラス転移温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を用いる場合には、熱処理温度として200℃以下に設定することができる。処理時間は溶媒が除去され、かつ基材への熱ダメージが少なくなるように、短時間に設定することが好ましく、熱処理温度が200℃以下であれば30分以内に設定することが好ましい。
(First step: drying step)
In the first step, drying conditions for mainly removing the solvent can be appropriately determined by a method such as heat treatment, but the conditions may be such that moisture is removed at this time. The heat treatment temperature is preferably a high temperature from the viewpoint of rapid treatment, but the temperature and treatment time can be appropriately determined in consideration of thermal damage to the resin substrate. For example, when a polyethylene terephthalate substrate having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the resin substrate, the heat treatment temperature can be set to 200 ° C. or less. The treatment time is preferably set to a short time so that the solvent is removed and thermal damage to the substrate is reduced, and is preferably set within 30 minutes if the heat treatment temperature is 200 ° C. or lower.

(第二工程:脱水工程)
第二工程(脱水工程)は、形成したポリシラザン塗布膜中の水分を取り除くための工程で、水分を除去する方法としては、第一の方法としては低湿度環境に維持される形態が好ましい。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度以下(温度25度/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−8度(温度25度/湿度10%)以下、さらに好ましい露点温度は(温度25度/湿度1%)−31度以下である。次に、第二の方法として、減圧環境に維持される形態が挙げられる。具体的には常圧(1気圧)より下の圧力環境、具体的には、効果を得るため最低0.4気圧以下、好ましくは0.1気圧以下、更に好ましくは0.01気圧以下が良い。
(Second process: Dehydration process)
The second step (dehydration step) is a step for removing moisture in the formed polysilazane coating film. As a method for removing moisture, the first method is preferably maintained in a low humidity environment. Since the humidity in the low humidity environment changes depending on the temperature, the relationship between the temperature and the humidity shows a preferable form by the definition of the dew point temperature. A preferable dew point temperature is 4 degrees or less (temperature 25 degrees / humidity 25%), a more preferable dew point temperature is -8 degrees (temperature 25 degrees / humidity 10%) or less, and a more preferable dew point temperature is (temperature 25 degrees / humidity 1%). ) -31 degrees or less. Next, as a second method, a form maintained in a reduced pressure environment can be mentioned. Specifically, the pressure environment is lower than normal pressure (1 atm), specifically, at least 0.4 atm or less, preferably 0.1 atm or less, more preferably 0.01 atm or less to obtain the effect. .

次に、第三の方法として、高温環境に維持される形態が挙げられる。この場合、第二の方法との併用は効果的に用いられる。第三の方法における温度としては、50〜200℃の範囲で選択される。   Next, as a third method, a form maintained in a high temperature environment can be mentioned. In this case, the combined use with the second method is effectively used. The temperature in the third method is selected in the range of 50 to 200 ° C.

上記第一の方法〜第三の方法で維持される時間は、ポリシラザン塗布膜の膜厚によって適宜調整する。   The time maintained by the first method to the third method is appropriately adjusted according to the thickness of the polysilazane coating film.

本発明に係るポリシラザン塗布膜は、第二工程により水分が取り除かれた後も、その状態を維持されて、改質処理されることが好ましい。   The polysilazane coating film according to the present invention is preferably subjected to a modification treatment while maintaining its state even after moisture is removed in the second step.

〔ポリシラザン塗布膜の含水量〕
本発明に係るポリシラザン塗布膜の含水率は、以下に示す分析方法で検出できる。
[Water content of polysilazane coating film]
The water content of the polysilazane coating film according to the present invention can be detected by the following analysis method.

〈ヘッドスペース−ガスクロマトグラフ/質量分析法〉
装置:HP6890GC/HP5973MSD
オーブン:40℃(2min)→10℃/min→150℃
カラム:DB−624(0.25mmid×30m)
注入口:230℃
検出器:SIM(m/z)=18
HS条件:190℃・30min
本発明において、ポリシラザン塗布膜中の含水率は、上記の分析方法により得られる含水量からポリシラザン塗布膜の体積で除した値と定義され、第二工程により水分が取り除かれた状態において、好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましい含水率は0.01%以下(検出限界以下)である。
<Headspace-gas chromatograph / mass spectrometry>
Equipment: HP6890GC / HP5973MSD
Oven: 40 ° C. (2 min) → 10 ° C./min→150° C.
Column: DB-624 (0.25 mmid × 30 m)
Inlet: 230 ° C
Detector: SIM (m / z) = 18
HS condition: 190 ° C, 30min
In the present invention, the water content in the polysilazane coating film is defined as a value obtained by dividing the water content obtained by the above analysis method by the volume of the polysilazane coating film, and preferably in a state where moisture is removed by the second step. It is 0.1% or less, and a more preferable water content is 0.01% or less (below the detection limit).

本発明のように改質処理前、または改質処理中に水分が除去されることで、シラノールに転化したポリシラザン塗布膜の脱水反応を促進するため、好ましい形態である。   This is a preferred embodiment because moisture is removed before or during the modification treatment as in the present invention to accelerate the dehydration reaction of the polysilazane coating film converted to silanol.

〔ポリシラザン塗布膜の改質処理〕
本発明におけるポリシラザン塗布膜の改質処理は、ポリシラザン塗布膜の転化反応に基づく公知の方法を選ぶことができる。
[Modification treatment of polysilazane coating film]
For the modification treatment of the polysilazane coating film in the present invention, a known method based on the conversion reaction of the polysilazane coating film can be selected.

シラザン化合物の置換反応による酸化ケイ素膜の形成には450℃以上の高温が必要であり、プラスチック等のフレキシブル基板を用いる系においては適応が難しい。本発明においては、プラスチック基板への適応のため、より低温で転化反応が可能なプラズマ処理やオゾンや紫外線を使う転化反応が好ましいが、特に、本発明のガスバリア性フィルムの製造方法においては、ポリシラザン塗布膜に真空紫外線による照射処理を施して、改質する方法が特徴である。   Formation of a silicon oxide film by a substitution reaction of a silazane compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, and is difficult to adapt in a system using a flexible substrate such as plastic. In the present invention, a plasma treatment capable of a conversion reaction at a lower temperature and a conversion reaction using ozone or ultraviolet rays are preferable for adaptation to a plastic substrate. In particular, in the method for producing a gas barrier film of the present invention, polysilazane is preferable. It is characterized by a method of modifying the coating film by subjecting it to irradiation with vacuum ultraviolet rays.

以下、本発明のガスバリア性フィルムにおいて、ポリシラザン塗布膜の改質に適用可能なプラズマ処理、紫外線照射処理と、特に、本発明のガスバリア性フィルムの製造方法に適用する真空紫外線照射処理について説明する。   Hereinafter, in the gas barrier film of the present invention, plasma treatment and ultraviolet irradiation treatment applicable to the modification of the polysilazane coating film, and in particular, vacuum ultraviolet irradiation treatment applied to the gas barrier film manufacturing method of the present invention will be described.

(プラズマ処理)
本発明において、改質処理としてのプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、大気圧プラズマ処理が好ましい。大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガス、あるいは周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。
(Plasma treatment)
In the present invention, a known method can be used for the plasma treatment as the modification treatment, but atmospheric pressure plasma treatment is preferable. In the case of atmospheric pressure plasma treatment, nitrogen gas or an 18th group atom of the periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like is used as the discharge gas. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.

〈異なる周波数の電界を二つ以上形成した大気圧プラズマ〉
次に、大気圧プラズマについて好ましい形態を説明する。大気圧プラズマは、具体的には、国際公開第2007−026545号明細書に記載される様に、放電空間に異なる周波数の電界を2つ以上形成したもので、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳した電界を形成することが好ましい。
<Atmospheric pressure plasma with two or more electric fields of different frequencies>
Next, a preferable embodiment of atmospheric pressure plasma will be described. Specifically, as described in the specification of International Publication No. 2007-026545, the atmospheric pressure plasma is formed by forming two or more electric fields having different frequencies in the discharge space. It is preferable to form an electric field that overlaps the high-frequency electric field.

前記第1の高周波電界の周波数ωより前記第2の高周波電界の周波数ωが高く、且つ、前記第1の高周波電界の強さVと、前記第2の高周波電界の強さVと、放電開始電界の強さIVとの関係が、V≧IV>V又はV>IV≧Vを満たし、前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm以上である。 Said first of said second high-frequency electric field than the frequency omega 1 of the high-frequency electric field frequency omega 2 is high, and, the intensity V 1 of the first high frequency electric field, the intensity of the second high frequency electric field V 2 And the intensity IV of the discharge start electric field satisfy V 1 ≧ IV> V 2 or V 1 > IV ≧ V 2, and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more. .

この様な放電条件をとることにより、例えば、窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持でき、高性能な薄膜形成を行うことができる。   By adopting such a discharge condition, for example, even a discharge gas having a high discharge starting electric field strength such as nitrogen gas can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a high-performance thin film. be able to.

上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。   When the discharge gas is nitrogen gas by the above measurement, the discharge start electric field strength IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field strength is , By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited into a plasma state.

ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることができる。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。   Here, the frequency of the first power supply is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.

一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。   On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.

このような2つの電源から高周波電界を形成することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数及び高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することができる。   The formation of a high-frequency electric field from such two power sources is necessary for initiating the discharge of a discharge gas having a high discharge starting electric field strength by the first high-frequency electric field, and the high frequency of the second high-frequency electric field. In addition, it is possible to form a dense and high-quality thin film by increasing the plasma density due to the high power density.

(紫外線照射処理)
本発明において、改質処理の方法として、紫外線照射による処理も好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化ケイ素膜を作製することが可能である。
(UV irradiation treatment)
In the present invention, a treatment by ultraviolet irradiation is also preferable as a method for the modification treatment. Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet light (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and a silicon oxide film having high density and insulation can be produced at low temperature.

この紫外線照射により、基材が加熱され、セラミックス化(シリカ転化)に寄与するOとHOや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化されるため、ポリシラザンが励起し、ポリシラザンのセラミックス化が促進され、また得られるセラミックス膜が一層緻密になる。紫外線照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。本発明に係る方法では、常用されているいずれの紫外線発生装置でも使用することが可能である。 By this ultraviolet irradiation, the base material is heated, and O 2 and H 2 O contributing to ceramicization (silica conversion), an ultraviolet absorber, and polysilazane itself are excited and activated. The conversion to ceramics is promoted, and the resulting ceramic film becomes denser. Irradiation with ultraviolet rays is effective at any time after the formation of the coating film. In the method according to the present invention, any commonly used ultraviolet ray generator can be used.

なお、本願において、「紫外線」とは、具体的には、400nm以下の波長を有する紫外線(UV光)やX線、電子線を含む輻射線を意味する。本発明に係る方法の好ましい態様では100〜400nm、より好ましくは150〜180nmの紫外線が用いられる。   In the present application, “ultraviolet rays” specifically means ultraviolet rays (UV light) having a wavelength of 400 nm or less, radiation rays including X-rays and electron beams. In a preferred embodiment of the method according to the present invention, ultraviolet rays of 100 to 400 nm, more preferably 150 to 180 nm are used.

紫外線の照射は、照射される塗膜を担持している基材がダメージを受けない範囲で照射強度あるいは照射時間を設定すべきである。   In the irradiation of ultraviolet rays, the irradiation intensity or irradiation time should be set within a range where the substrate carrying the coating film to be irradiated is not damaged.

基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20〜300mW/cm、好ましくは50〜200mW/cmになるように基材−ランプ間距離を設定し、0.1秒〜10分間の照射を行うことができる。 For example, when a plastic film is used as the substrate, for example, a 2 kW (80 W / cm × 25 cm) lamp is used, and the strength of the substrate surface is 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to 200 mW / cm. The distance between the substrate and the lamp is set so as to be 2, and irradiation for 0.1 second to 10 minutes can be performed.

一般に、紫外線照射処理時の基材温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には基材が変形し、その強度が劣化するなど、基材が損なわれる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムや、金属等の基板の場合にはより高温での処理が可能である。従って、この紫外線照射時の基材温度に一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。   In general, when the substrate temperature during the ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or higher, the substrate is damaged in the case of a plastic film or the like, for example, the substrate is deformed and its strength is deteriorated. However, in the case of a film having high heat resistance such as polyimide or a substrate such as metal, processing at a higher temperature is possible. Therefore, there is no general upper limit to the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in ultraviolet irradiation atmosphere, What is necessary is just to implement in air.

このような紫外線の発生方法としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ(172nm、222nm、308nmの単一波長、例えば、ウシオ電機(株)製)、UV光レーザー、等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線をポリシラザン塗布膜に照射する際には、効率の向上のため均一な照射を達成するためにも、発生源からの紫外線を反射板で反射させてから塗膜に当てることが望ましい。   Examples of such ultraviolet ray generation methods include metal halide lamps, high-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. )), UV light laser, and the like. Also, when irradiating the polysilazane coating film with the generated UV light, the UV light from the source should be reflected by the reflector and then applied to the coating film in order to achieve uniform irradiation to improve efficiency. Is desirable.

紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、被塗布基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、ポリシラザン塗布膜を表面に有する基材(例、シリコンウェハー)を上記のような紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス(株)製を使用することができる。また、ポリシラザン塗布膜を表面に有する基材が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、塗布される基材やコーティング組成物の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒〜10分、好ましくは0.5秒〜3分である。   The ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated. For example, in the case of batch processing, a substrate (for example, a silicon wafer) having a polysilazane coating film on its surface can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with an ultraviolet source as described above. The ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, it is possible to use those manufactured by I-Graphics Co., Ltd. Further, when the substrate having the polysilazane coating film on the surface is a long film, the ceramic is obtained by continuously irradiating ultraviolet rays in the drying zone having the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. Can be The time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the substrate to be applied and the coating composition.

(真空紫外線を用いた照射処理)
本発明のガスバリア性フィルムの製造方法においては、ポリシラザン塗布膜の改質処理として、真空紫外線による照射処理を用いることを特徴とする。
(Irradiation treatment using vacuum ultraviolet rays)
In the method for producing a gas barrier film of the present invention, irradiation treatment with vacuum ultraviolet rays is used as the modification treatment of the polysilazane coating film.

真空紫外線照射による処理は、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、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、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、比較的低温で、酸化シリコン膜の形成を行う方法である。   The treatment by vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the silazane compound, and oxidizes with active oxygen or ozone while directly cleaving the bonds of atoms by the action of only photons called photon processes. This is a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature by advancing the reaction.

これに必要な真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。   As a vacuum ultraviolet light source required for this, a rare gas excimer lamp is preferably used.

Xe、Kr、Ar、Neなどの希ガスの原子は、化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし,放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は他の原子と結合して分子を作ることができる。希ガスがキセノンの場合には
e+Xe→e+Xe
Xe+Xe+Xe→Xe +Xe
となり、励起されたエキシマ分子であるXe が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光を発光する。エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。また、余分な光が放射されず、光エネルギーロス(=熱エネルギー化)が少ないので、対象物の温度を低く保つことができる。さらには始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。
Atoms of noble gases such as Xe, Kr, Ar, and Ne are called inert gases because they are not chemically bonded to form molecules. However, noble gas atoms (excited atoms) that have gained energy by discharge can combine with other atoms to form molecules. When the rare gas is xenon, e + Xe → e + Xe *
Xe * + Xe + Xe → Xe 2 * + Xe
Thus, when the excited excimer molecule Xe 2 * transitions to the ground state, excimer light of 172 nm is emitted. A feature of the excimer lamp is that the radiation is concentrated on one wavelength, and since only the necessary light is not emitted, the efficiency is high. Moreover, since excess light is not emitted and there is little light energy loss (= thermal energy conversion), the temperature of a target object can be kept low. Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.

また、エキシマ発光を得るガス種としては、前記希ガス単体以外に希ガスのハロゲン化物も挙げられる。   In addition to the rare gas alone, a rare gas halide can also be used as a gas species for obtaining excimer emission.

エキシマ発光を得るには誘電体バリア放電を用いる方法が知られている。誘電体バリア放電とは、両電極間に誘電体(エキシマランプの場合は透明石英)を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる、雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電で、micro dischargeのストリーマが管壁(誘電体)に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、micro dischargeは消滅する。このmicro dischargeが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため肉眼でも分る光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。   In order to obtain excimer light emission, a method using dielectric barrier discharge is known. Dielectric barrier discharge is a lightning generated in a gas space by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric (transparent quartz in the case of an excimer lamp) and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode. When the micro discharge streamer reaches the tube wall (dielectric), the electric discharge accumulates on the surface of the dielectric and the micro discharge disappears. This micro discharge spreads over the entire tube wall, and is a discharge that is repeatedly generated and extinguished. For this reason, flickering of light that can be seen with the naked eye occurs. Moreover, since a very high temperature streamer reaches a pipe wall directly locally, there is a possibility that deterioration of the pipe wall may be accelerated.

効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外に無電極電界放電でも可能である。容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極およびその配置は基本的には誘電体バリア放電と同じで良いが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。   As a method for efficiently obtaining excimer light emission, electrodeless field discharge can be used in addition to dielectric barrier discharge. Electrodeless electric field discharge by capacitive coupling, also called RF discharge. The lamp and electrodes and their arrangement may be basically the same as for dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz. Since the electrodeless field discharge can provide a spatially and temporally uniform discharge in this way, a long-life lamp without flickering can be obtained.

誘電体バリア放電の場合は、micro dischargeが電極間のみで生じるため、放電空間全体で放電を行なわせるには外側の電極は外表面全体を覆い、かつ外部に光を取り出すために光を透過するものでなければならない。このため細い金属線を網状にした電極が用いられる。この電極は光を遮らないようにできるだけ細い線が用いられるため、酸素雰囲気中では真空紫外光により発生するオゾンなどにより損傷しやすい。   In the case of dielectric barrier discharge, micro discharge occurs only between the electrodes. Therefore, in order to cause discharge in the entire discharge space, the outer electrode covers the entire outer surface and transmits light to extract light to the outside. Must be a thing. For this reason, an electrode in which a fine metal wire is formed in a net shape is used. Since this electrode uses as thin a line as possible so as not to block light, it is easily damaged by ozone generated by vacuum ultraviolet light in an oxygen atmosphere.

これを防ぐためには、ランプの周囲、すなわち照射装置内を窒素などの不活性ガスの雰囲気にし、合成石英の窓を設けて照射光を取り出す必要が生じる。合成石英の窓は高価な消耗品であるばかりでなく、光の損失も生じる。   In order to prevent this, it is necessary to provide an atmosphere of an inert gas such as nitrogen around the lamp, that is, the inside of the irradiation apparatus, and provide a synthetic quartz window to extract the irradiation light. Synthetic quartz windows are not only expensive consumables, but also cause light loss.

二重円筒型ランプは外径が25mm程度であるため、ランプ軸の直下とランプ側面では照射面までの距離の差が無視できず、照度に大きな差を生じる。したがって仮にランプを密着して並べても、一様な照度分布が得られない。合成石英の窓を設けた照射装置にすれば酸素雰囲気中の距離を一様に出来、一様な照度分布が得られる。   Since the double cylindrical lamp has an outer diameter of about 25 mm, the difference in distance to the irradiation surface cannot be ignored between the position directly below the lamp axis and the side surface of the lamp, resulting in a large difference in illuminance. Therefore, even if the lamps are arranged in close contact, a uniform illuminance distribution cannot be obtained. If the irradiation device is provided with a synthetic quartz window, the distance in the oxygen atmosphere can be made uniform, and a uniform illuminance distribution can be obtained.

無電極電界放電を用いた場合には外部電極を網状にする必要は無い。ランプ外面の一部に外部電極を設けるだけでグロー放電は放電空間全体に広がる。外部電極には通常アルミのブロックで作られた光の反射板を兼ねた電極がランプ背面に使用される。しかし、ランプの外径は誘電体バリア放電の場合と同様に大きいため一様な照度分布にするためには合成石英が必要となる。   When electrodeless field discharge is used, it is not necessary to make the external electrodes mesh. The glow discharge spreads over the entire discharge space simply by providing an external electrode on a part of the lamp outer surface. As the external electrode, an electrode that also serves as a light reflector made of an aluminum block is usually used on the back of the lamp. However, since the outer diameter of the lamp is as large as in the case of the dielectric barrier discharge, synthetic quartz is required to obtain a uniform illuminance distribution.

細管エキシマランプの最大の特徴は、構造がシンプルなことである。石英管の両端を閉じ、内部にエキシマ発光を行なうためのガスを封入しているだけである。したがって、非常に安価な光源を提供できる。二重円筒型ランプは、内外管の両端を接続して閉じる加工をしているため、細管ランプに比べ取り扱いや輸送で破損しやすい。細管ランプの管の外径は6〜12mm程度で、あまり太いと始動に高い電圧が必要になる。   The biggest feature of the capillary excimer lamp is its simple structure. The quartz tube is closed at both ends, and only gas for excimer light emission is sealed inside. Therefore, a very inexpensive light source can be provided. Since the double cylindrical lamp is processed by closing both ends of the inner and outer tubes, it is more likely to be damaged during handling and transportation than a thin tube lamp. The outer diameter of the tube of the thin tube lamp is about 6 to 12 mm, and if it is too thick, a high voltage is required for starting.

放電の形態は誘電体バリア放電でも無電極電界放電のいずれでも使用できる。電極の形状はランプに接する面が平面であっても良いが、ランプの曲面に合わせた形状にすればランプをしっかり固定できるとともに、電極がランプに密着することにより放電がより安定する。また、アルミで曲面を鏡面にすれば光の反射板にもなる。   As for the form of discharge, either dielectric barrier discharge or electrodeless field discharge can be used. The electrode may have a flat surface in contact with the lamp, but if the shape is matched to the curved surface of the lamp, the lamp can be firmly fixed and the discharge is more stable when the electrode is in close contact with the lamp. Also, if the curved surface is made into a mirror surface with aluminum, it also becomes a light reflector.

特に、Xeエキシマランプは180nm以下の波長の短い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。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは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布膜の改質を実現できる。したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板などへの照射を可能としている。   In particular, the Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits short 172 nm ultraviolet light having a wavelength of 180 nm or less at a single wavelength. 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. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating film can be modified in a short time. Therefore, compared with low-pressure mercury lamps with wavelengths of 185 nm and 254 nm and plasma cleaning, it is possible to shorten the process time associated with high throughput, reduce the equipment area, and irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .

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、紫外線領域で単を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ポリエチレンテレフタレートフィルム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 with a single wavelength in the ultraviolet region, so that an increase in the surface temperature of the object to be fired is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials, such as a polyethylene terephthalate film said to be easily influenced by heat.

〔ガスバリア層の硬度〕
本発明のガスバリア性フィルムは、基材の少なくとも片面に、珪素と酸素を含むガスバリア層を有し、ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であることを特徴とする。
[Gas barrier layer hardness]
The gas barrier film of the present invention has a gas barrier layer containing silicon and oxygen on at least one surface of the substrate, and the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer is H1, When the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, and the hardness H2 of the A surface is 2.0 GPa or more. It is characterized by being.

本発明におけるバリア層の硬度分布は、ナノインデンテーション法により算出することができる。   The hardness distribution of the barrier layer in the present invention can be calculated by a nanoindentation method.

ナノインデンテーション法とは、試料に対して超微小な荷重で圧子を連続的に負荷、除荷し、得られた荷重−変位曲線から硬さ(Hardness)や弾性率(Reduced Modulus)を測定する方法である。   The nano-indentation method is to continuously load and unload an indenter with a very small load on a sample, and measure the hardness and reduced modulus from the obtained load-displacement curve. It is a method to do.

(ナノインデンテーション法の測定原理)
ナノインデンテーション法とは、原子間力顕微鏡(AFM)に、押し込み硬度測定用モジュール(トランスデューサーと押し込みチップにて構成)を付加することにより、ナノレベルでの押し込み硬度測定を行うことができるようになった最新の測定方法である。μN以下の荷重を加えながら、試料にダイヤモンド圧子を押し込み、ナノメートルの精度で押し込み深さを測定する。この測定から荷重−変位曲線図が得られ、材料の弾塑性変形に関する特性を定量的に評価することができる。薄膜の場合、基材の影響を受けずに測定するには、膜厚の1/10〜1/3の深さまで押し込むことが必要である。
(Measurement principle of nanoindentation method)
The nanoindentation method can be used to measure indentation hardness at the nano level by adding an indentation hardness measurement module (configured with a transducer and an indentation tip) to an atomic force microscope (AFM). This is the latest measurement method. While applying a load of μN or less, a diamond indenter is pushed into the sample, and the indentation depth is measured with nanometer accuracy. From this measurement, a load-displacement curve diagram can be obtained, and the characteristics relating to the elasto-plastic deformation of the material can be quantitatively evaluated. In the case of a thin film, in order to perform measurement without being affected by the substrate, it is necessary to push in to a depth of 1/10 to 1/3 of the film thickness.

図1に、ナノインデンテーション法に従って得られる荷重−変位曲線の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a load-displacement curve obtained according to the nanoindentation method.

図2は、ナノインデンテーション法による硬度測定におけるダイヤモンド圧子と試料の接触状態の一例を示す図である。図2において、1は圧子が接触していない時の試料の初期表面であり、2は圧子を介して荷重をかけている時の試料表面のプロファイルであり、3は圧子を取り除いた後の試料表面のプロファイルである。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a contact state between a diamond indenter and a sample in hardness measurement by the nanoindentation method. In FIG. 2, 1 is the initial surface of the sample when the indenter is not in contact, 2 is the profile of the sample surface when a load is applied through the indenter, and 3 is the sample after removing the indenter. It is a surface profile.

硬度Hは、H=W/A(Wは荷重、Aは接触面積)の式より求められる。しかしながら、ナノインデンテーション法では、荷重が非常に小さいため、圧痕などから直接Aを求めることはできない。   The hardness H is obtained from the equation H = W / A (W is a load, A is a contact area). However, in the nanoindentation method, since the load is very small, A cannot be obtained directly from an indentation or the like.

そこで、図2に示す様に、hcはhc=ht−ε・W/S(εは圧子固有の定数、Sは図1に記載の傾き)の式が成り立ち、A=24.5hc2となる。ht、W、Sが分かれば、Hを求めることができる。また、複合弾性率Erは、Er=S・π1/2/2/A1/2より算出できる。Erが大きければ塑性変形しやすく、小さければ弾性変形しやすいと推定される。 Therefore, as shown in FIG. 2, hc has an equation of hc = ht−ε · W / S (where ε is a constant unique to the indenter and S is the slope described in FIG. 1), and A = 24.5hc2. If ht, W, and S are known, H can be obtained. The composite elastic modulus Er can be calculated from Er = S · π 1/2 / 2 / A 1/2 . It is presumed that if Er is large, plastic deformation is easy, and if Er is small, elastic deformation is easy.

本発明では、走査型プローブ顕微鏡(セイコーインスツルメンツ社製SPI3800N)に付属して、Hysitoron社製Triboscopeを用いて測定する。使用圧子はcube corner tip(90°)である。   In the present invention, measurement is performed using a Tribscope manufactured by Hysitoron, attached to a scanning probe microscope (SPI3800N manufactured by Seiko Instruments Inc.). The working indenter is a cube corner tip (90 °).

試料サイズは、最大20mmφ×10mmであるが、試料台に接着剤その他で固定する。本装置の荷重範囲は〜10mNと非常に低荷重のため、膜厚数10nm〜1μm程度の薄膜の硬さ、弾性率測定に適している。上記方法では材料としてDLC膜〜ポリマーまで測定は可能であるが、本発明に係る無機のガスバリア層などの硬質の材料の測定に適している。   The sample size is 20 mmφ × 10 mm at maximum, but is fixed to the sample table with an adhesive or the like. Since the load range of this apparatus is as low as 10 mN, it is suitable for measuring the hardness and elastic modulus of a thin film having a film thickness of about 10 nm to 1 μm. Although the above method can measure materials from DLC films to polymers, it is suitable for measurement of hard materials such as the inorganic gas barrier layer according to the present invention.

本発明においては、ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であることを特徴としているが、より好ましくは、3.0以上、8.5以下であり、更に好ましくは、4.5以上、7.0以下である。   In the present invention, when the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer is H1, and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, more preferably 3.0 or more and 8.5 or less, and further preferably 4.5 or more and 7.0. It is as follows.

また、A面の硬度H2は、2.0GPa以上であることを特徴とするが、好ましくは、2.0GPa以上、3.0GPa以下である。   Moreover, although the hardness H2 of A surface is 2.0 GPa or more, Preferably, it is 2.0 GPa or more and 3.0 GPa or less.

本発明において、基材上にポリシラザン塗布層を形成し、改質処理を施してガスバリア層を形成した後の基材面側(B面)の硬度H1及び反対面側(A面)の硬度H2の具体的な測定方法としては、以下の通りである。   In the present invention, after the polysilazane coating layer is formed on the substrate and the gas barrier layer is formed by the modification treatment, the hardness H1 on the substrate surface side (B surface) and the hardness H2 on the opposite surface side (A surface) The specific measurement method is as follows.

はじめに、作製したガスバリア性フィルムのガスバリア層表面(A面)を上記の方法に従ってナノインデンテーション法により、硬度H2を測定する。次いで、後述の改質層の厚さ測定に記載した硬度H1領域の膜厚情報及び硬度H2領域の膜厚情報にしたがって、ガスバリア層表面(A面)よりスパッタ等で、硬度H1の膜厚領域までトリミングし、硬度H1領域を露出させて、同様にしてナノインデンテーション法により、硬度H1を測定する。   First, the hardness H2 of the gas barrier layer surface (A surface) of the produced gas barrier film is measured by the nanoindentation method according to the above method. Next, according to the film thickness information of the hardness H1 region and the film thickness information of the hardness H2 region described in the measurement of the thickness of the modified layer described later, the film thickness region of the hardness H1 by sputtering or the like from the gas barrier layer surface (A surface). And the hardness H1 region is exposed, and the hardness H1 is measured by the nanoindentation method in the same manner.

本発明に係る硬度比(H2/H1)を、本発明で規定する範囲内に調整する方法としては、改質手段の選択、ポリシラザン塗布膜の(平均)膜厚、水分量、改質処理をする際の処理強度、照射雰囲気の酸素濃度、処理時間等の条件の調整により行うことができる。例えば、真空紫外光による改質処理においては、ポリシラザン塗布膜の(平均)膜厚を薄く、真空紫外光強度を高く、かつ処理時間を短くする条件に制御することで硬度比を高めに調整することができる。   As a method of adjusting the hardness ratio (H2 / H1) according to the present invention within the range specified by the present invention, selection of the modifying means, (average) film thickness, moisture content, and modification treatment of the polysilazane coating film are performed. This can be done by adjusting conditions such as the treatment intensity, the oxygen concentration in the irradiation atmosphere, and the treatment time. For example, in the modification process using vacuum ultraviolet light, the hardness ratio is adjusted to be higher by controlling the conditions such that the (average) film thickness of the polysilazane coating film is thin, the vacuum ultraviolet light intensity is high, and the processing time is shortened. be able to.

例えば、ポリシラザン塗布膜厚が50nmから1000nmにおいては、真空紫外照度10〜100mJ/cm、酸素濃度0〜5%、処理時間0.1〜150secから選択できる。 For example, when the polysilazane coating film thickness is 50 nm to 1000 nm, it can be selected from vacuum ultraviolet illuminance of 10 to 100 mJ / cm 2 , oxygen concentration of 0 to 5%, and processing time of 0.1 to 150 sec.

(改質層の厚さ測定)
本発明のガスバリア性フィルムにおいて、改質処理を施す面側で硬度H2を有する表面側(A面)領域の(平均)膜厚と、反対側である基材面側(B面)の硬度H1を有する領域の(平均)膜厚の算出は、以下のようにして判別できる。
(Measurement of modified layer thickness)
In the gas barrier film of the present invention, the (average) film thickness of the surface side (A surface) region having the hardness H2 on the surface to be subjected to the modification treatment, and the hardness H1 of the substrate surface side (B surface) which is the opposite side. The calculation of the (average) film thickness of the region having the can be determined as follows.

(膜厚方向の断面のTEM画像)
観察試料を、以下のFIB加工装置により薄片を作成した後、TEM観察を行う。このとき、試料に電子線を照射し続けると電子線ダメージを受ける部分とそうでない部分にコントラスト差が現れるため、その領域を測定することで算出できる。改質処理側で硬度が高い領域は電子線ダメージを受けにくいが、そうでない部分は電子線ダメージを受け変質が確認される。
(TEM image of cross section in film thickness direction)
A thin piece is prepared from the observation sample by the following FIB processing apparatus, and then TEM observation is performed. At this time, if the sample is continuously irradiated with the electron beam, a contrast difference appears between the portion that is damaged by the electron beam and the portion that is not so, and can be calculated by measuring the region. The region with high hardness on the modification treatment side is not easily damaged by electron beam, but the other part is damaged by electron beam and the alteration is confirmed.

〈FIB加工〉
装置:SII製SMI2050
加工イオン:(Ga 30kV)
試料厚み:100nm〜200nm
〈TEM観察〉
装置:日本電子製JEM2000FX(加速電圧:200kV)
電子線照射時間:5秒から60秒
本発明のようにポリシラザン塗布膜を改質処理することにより得られるガスバリア層は、改質処理側であるA面とその反対側(基材側)であるB面とで硬度が異なり、その比と(平均)膜厚を上記の範囲にすることで応力集中による割れを防ぎ、高いバリア性と応力緩和機能を両立できることを見出し、本発明に至った。特に、ガスバリア層を真空紫外処理すると、真空紫外光で短時間に効率よく表面処理ができるため、本発明の効果が顕著に現れるので好ましい。
<FIB processing>
Device: SII SMI2050
Processed ions: (Ga 30 kV)
Sample thickness: 100 nm to 200 nm
<TEM observation>
Apparatus: JEOL JEM2000FX (acceleration voltage: 200 kV)
Electron beam irradiation time: 5 to 60 seconds The gas barrier layer obtained by modifying the polysilazane coating film as in the present invention is the surface A on the modification treatment side and the opposite side (base material side). It has been found that the hardness is different from the B surface, and that the ratio and the (average) film thickness are within the above ranges, thereby preventing cracking due to stress concentration and achieving both a high barrier property and a stress relaxation function. In particular, the vacuum barrier treatment of the gas barrier layer is preferable because the surface treatment can be efficiently performed in a short time with vacuum ultraviolet light, so that the effects of the present invention are remarkably exhibited.

〔表面粗さ:平滑性〕
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、本発明に係るガスバリア層の改質処理側の表面であるA面の表面粗さ(Ra)が、2.0nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは1.0nm以下である。表面粗さが、本発明に係る上記範囲にあることで有機光電変換素子用の樹脂基材として使用する際に、凹凸が少ない平滑な膜面により光透過効率の向上と、電極間リーク電流の低減によりエネルギー変換効率が向上するので好ましい。本発明に係るガスバリア層のA面の表面粗さ(Ra)は、以下の方法で測定することができる。
[Surface roughness: smoothness]
In the gas barrier film of the present invention, the surface roughness (Ra) of the surface A which is the surface on the modification treatment side of the gas barrier layer according to the present invention is preferably 2.0 nm or less, more preferably 1. 0 nm or less. When the surface roughness is within the above range according to the present invention, when used as a resin substrate for an organic photoelectric conversion element, the smooth film surface with few irregularities improves the light transmission efficiency and reduces the leakage current between the electrodes. Reduction is preferable because energy conversion efficiency is improved. The surface roughness (Ra) of the A surface of the gas barrier layer according to the present invention can be measured by the following method.

(表面粗さ測定の方法;AFM測定)
表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)、例えば、Digital Instrments社製DI3100で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。
(Surface roughness measurement method; AFM measurement)
The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured with an AFM (Atomic Force Microscope), for example, DI3100 manufactured by Digital Instruments, with a detector having a stylus with a minimum tip radius. This is a roughness related to the amplitude of fine irregularities measured by a stylus many times in a section whose measurement direction is several tens of μm.

《ガスバリア性フィルムの構成》
(基材)
本発明のガスバリア性フィルムに適用しうる基材(以下、支持体ともいう)としては、後述のバリア性を有するガスバリア層を保持することができる有機材料で形成されたものであれば特に限定されるものではない。
<Configuration of gas barrier film>
(Base material)
The substrate (hereinafter also referred to as a support) that can be applied to the gas barrier film of the present invention is particularly limited as long as it is formed of an organic material that can hold a gas barrier layer having a barrier property described later. It is not something.

例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ナイロン(Ny)、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等の各樹脂フィルム、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルム(製品名Sila−DEC、チッソ株式会社製)、更には前記樹脂を2層以上積層して成る樹脂フィルム等を挙げることができる。コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)などが好ましく用いられ、また、光学的透明性、耐熱性、無機層、ガスバリア層との密着性の点においては、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルムが好ましく用いることができる。基材の厚さは5〜500μm程度が好ましく、更に好ましくは25〜250μmである。   For example, acrylic ester, methacrylic ester, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyarylate, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP ), Polystyrene (PS), nylon (Ny), aromatic polyamide, polyether ether ketone, polysulfone, polyether sulfone, polyimide, polyetherimide, and other resin films, and silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure Examples thereof include a heat-resistant transparent film having a skeleton (product name: Sila-DEC, manufactured by Chisso Corporation), and a resin film formed by laminating two or more layers of the resin. In terms of cost and availability, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) and the like are preferably used, and optical transparency, heat resistance, inorganic layer, In terms of adhesion to the gas barrier layer, a heat-resistant transparent film having a basic skeleton of silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure can be preferably used. As for the thickness of a base material, about 5-500 micrometers is preferable, More preferably, it is 25-250 micrometers.

また、本発明に係る基材は透明であることが好ましい。基材が透明であり、基材上に形成する層も透明であることにより、透明なガスバリア性フィルムとすることが可能となるため、有機EL素子等の透明基板とすることも可能となるからである。   Moreover, it is preferable that the base material which concerns on this invention is transparent. Since the base material is transparent and the layer formed on the base material is also transparent, it becomes possible to make a transparent gas barrier film, so that it becomes possible to make a transparent substrate such as an organic EL element. It is.

また、上記に挙げた樹脂等を用いた基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   In addition, the base material using the above-described resins or the like may be an unstretched film or a stretched film.

本発明に用いられる基材は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、又は基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。   The base material used in the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched substrate is uniaxially stretched, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular-type simultaneous biaxial stretching, and other known methods, such as the substrate flow (vertical axis) direction, or A stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the base material, but is preferably 2 to 10 times in each of the vertical axis direction and the horizontal axis direction.

また、本発明に係る基材においては、蒸着膜を形成する前にコロナ処理、てもよい。   Moreover, in the base material which concerns on this invention, you may perform a corona treatment before forming a vapor deposition film.

さらに、本発明に係る基材表面には、蒸着膜との密着性の向上を目的としてアンカーコート剤層を形成してもよい。このアンカーコート剤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、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、及びアルキルチタネート等を、1又は2種以上併せて使用することができる。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アンカー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/m(乾燥状態)程度が好ましい。 Furthermore, you may form an anchor coating agent layer in the base-material surface concerning this invention for the purpose of the adhesive improvement with a vapor deposition film. Examples of the anchor coating agent used in this anchor coating agent layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. Can be used alone or in combination. 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, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).

(平滑層)
本発明のガスバリア性フィルムは、平滑層を有してもよい。平滑層は突起等が存在する透明樹脂フィルム基材の粗面を平坦化し、あるいは、透明樹脂フィルム基材に存在する突起により透明無機化合物層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性樹脂を硬化させて形成される。
(Smooth layer)
The gas barrier film of the present invention may have a smooth layer. The smooth layer is used to flatten the rough surface of the transparent resin film substrate with protrusions or the like, or to fill the unevenness and pinholes generated in the transparent inorganic compound layer with the protrusions existing on the transparent resin film substrate. Is provided. Such a smooth layer is basically formed by curing a photosensitive resin.

平滑層を構成する感光性樹脂としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。   As the photosensitive resin constituting the smooth layer, for example, a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved. It is also possible to use an arbitrary mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used. There are no particular restrictions.

光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性モノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−デシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−メトリキエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサジオールジアクリレート、1,3−プロパンジオールアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、2,2−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチルトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピオンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロピオンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、1,2,4−ブタンジオールトリアクリレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、1,10−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、及び、上記のアクリレートをメタクリレートに換えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1−ビニル−2−ピロリドン等が挙げられる。上記の反応性モノマーは、1種又は2種以上の混合物として、あるいは、その他の化合物との混合物として使用することができる。   Examples of the reactive monomer having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, n -Pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, n-decyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, allyl acrylate, benzyl acrylate, butoxyethyl acrylate, butoxyethylene glycol acrylate, cyclohexyl acrylate, Dicyclopentanyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, glycerol acrylate Glycidyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, isobornyl acrylate, isodexyl acrylate, isooctyl acrylate, lauryl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxyethylene glycol acrylate, phenoxyethyl acrylate, stearyl acrylate, Ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexadiol diacrylate, 1,3-propanediol acrylate, 1,4-cyclohexanediol Diacrylate, 2,2-dimethylolpropane diacrylate, glycerol diacrylate, tri Lopylene glycol diacrylate, glycerol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, polyoxyethyltrimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ethylene oxide modified pentaerythritol triacrylate, ethylene oxide modified pentaerythritol tetraacrylate, Propion oxide modified pentaerythritol triacrylate, propion oxide modified pentaerythritol tetraacrylate, triethylene glycol diacrylate, polyoxypropyltrimethylolpropane triacrylate, butylene glycol diacrylate, 1,2,4-butanediol triacrylate, 2,2 , 4-trimethyl-1,3-pentadiol diacrylate, diallyl fumarate, 1,10-decanediol dimethyl acrylate, pentaerythritol hexaacrylate, and acrylate replaced with methacrylate, γ-methacryloxypropyl tri Examples include methoxysilane and 1-vinyl-2-pyrrolidone. Said reactive monomer can be used as a 1 type, 2 or more types of mixture, or a mixture with another compound.

感光性樹脂の組成物には、光重合開始剤を含有する。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4−ビス(ジメチルアミン)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミン)ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、4−アジドベンジルアセトフェノン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)シクロヘキサン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2−フェニル−1,2−ブタジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1,3−ジフェニル−プロパントリオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−3−エトキシ−プロパントリオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ミヒラーケトン、2−メチル[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モノフォリノ−1−プロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モノフォリノフェニル)−ブタノン−1、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、n−フェニルチオアクリドン、4,4−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられる。これらの光重合開始剤は1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。   The composition of the photosensitive resin contains a photopolymerization initiator. Examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, α-amino acetophenone, 4,4-dichloro. Benzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, p- tert-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethyl ketal, benzylmethoxyethyl acetal, benzoy Methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloroanthraquinone, anthrone, benzanthrone, dibenzsuberone, methyleneanthrone, 4-azidobenzylacetophenone, 2,6-bis (p-azide Benzylidene) cyclohexane, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone, 2-phenyl-1,2-butadion-2- (o-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-propanedione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2- (o-benzoyl) oxy , Michler's ketone, 2-methyl [4- (methylthio) phenyl] -2-monoforino-1-propane, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-monoforinophenyl) -butanone-1, naphthalenesulfonyl chloride Quinolinesulfonyl chloride, n-phenylthioacridone, 4,4-azobisisobutyronitrile, diphenyl disulfide, benzthiazole disulfide, triphenylphosphine, camphorquinone, carbon tetrabrominated, tribromophenyl sulfone, benzoin peroxide And a combination of a photoreductive dye such as eosin and methylene blue and a reducing agent such as ascorbic acid and triethanolamine. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

平滑層の形成方法としては、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法等により形成することができる。   The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but the smooth layer can be formed by a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a wet coating method such as a dip method, or a dry coating method such as a vapor deposition method.

平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。   In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used in order to improve the film formability and prevent the generation of pinholes in the film.

感光性樹脂を溶媒に溶解又は分散させた塗布液を用いて平滑層を形成する際に使用する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、シクロヘキシルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。   Examples of the solvent used when forming a smooth layer using a coating solution in which a photosensitive resin is dissolved or dispersed in a solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol. Terpenes such as α- or β-terpineol, etc., ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, toluene, xylene, tetramethylbenzene, etc. Aromatic hydrocarbons, cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, di Glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, Acetic esters such as ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, 2-methoxyethyl acetate, cyclohexyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, diethylene glycol Dialkyl ether, dipropylene glycol Lumpur dialkyl ethers, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl benzoate, N, N- dimethylacetamide, N, may be mentioned N- dimethylformamide.

平滑層の平滑性は、JIS B 0601で規定される表面粗さで表される値で、最大断面高さRt(p)が、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。この範囲よりも値が小さい場合には、ケイ素化合物を塗布する段階で、ワイヤーバー、ワイヤレスバーなどの塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合に、塗布性が損なわれる場合がある。また、この範囲よりも大きい場合には、ケイ素化合物を塗布した後の、凹凸を平滑化することが難しくなる場合がある。   The smoothness of the smooth layer is a value represented by the surface roughness specified by JIS B 0601, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. If the value is smaller than this range, the coating property may be impaired when the coating means comes into contact with the surface of the smooth layer in the coating method such as a wire bar or wireless bar at the stage of coating the silicon compound. is there. Moreover, when larger than this range, it may become difficult to smooth the unevenness | corrugation after apply | coating a silicon compound.

表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。   The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured by an AFM (Atomic Force Microscope) with a detector having a stylus having a minimum tip radius, and the measurement direction is several tens by the stylus having a minimum tip radius. It is the roughness related to the amplitude of fine irregularities measured in a section of μm many times.

〈平滑層への添加剤〉
平滑層の好ましい添加剤としては、前述の感光性樹脂中に表面に光重合反応性を有する感光性基が導入された反応性シリカ粒子(以下、単に「反応性シリカ粒子」ともいう)を含むものである。ここで、光重合性を有する感光性基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基に代表される重合性不飽和基などを挙げることができる。また感光性樹脂は、この反応性シリカ粒子の表面に導入された光重合反応性を有する感光性基と光重合反応可能な化合物、例えば、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を含むものであってもよい。また感光性樹脂としては、このような反応性シリカ粒子や重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物に適宜汎用の希釈溶剤を混合することによって固形分を調整したものを用いることができる。
<Additives to smooth layer>
Preferred additives for the smooth layer include reactive silica particles (hereinafter also simply referred to as “reactive silica particles”) in which a photosensitive group having photopolymerization reactivity is introduced on the surface of the above-described photosensitive resin. It is a waste. Here, examples of the photopolymerizable photosensitive group include a polymerizable unsaturated group represented by a (meth) acryloyloxy group. The photosensitive resin contains a photopolymerizable photosensitive group introduced on the surface of the reactive silica particles and a compound capable of photopolymerization, for example, an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group. It may be. Moreover, as a photosensitive resin, what adjusted solid content by mixing a general-purpose dilution solvent suitably with such a reactive silica particle or the unsaturated organic compound which has a polymerizable unsaturated group can be used.

ここで、反応性シリカ粒子の平均粒子径としては、0.001〜0.1μmの平均粒子径であることが好ましい。平均粒子径をこのような範囲にすることにより、後述する平均粒子径1〜10μmの無機粒子からなるマット剤と組合せて用いることによって、本発明の効果である防眩性と解像性とをバランス良く満たす光学特性と、ハードコート性とを兼ね備えた平滑層を形成し易くなる。尚、このような効果をより得易くする観点からは、更に平均粒子径として0.001〜0.01μmのものを用いることがより好ましい。本発明に用いられる平滑層中には、上述の様な無機粒子を質量比として20%以上60%以下含有することが好ましい。20%以上添加することで、ガスバリア層との密着性が向上する。また60%を超えると、フィルムを湾曲させたり、加熱処理を行った場合にクラックが生じたり、ガスバリア性フィルムの透明性や屈折率などの光学的物性に影響を及ぼすことがある。   Here, the average particle diameter of the reactive silica particles is preferably 0.001 to 0.1 μm. By setting the average particle size in such a range, the antiglare property and the resolution, which are the effects of the present invention, can be obtained by using in combination with a matting agent composed of inorganic particles having an average particle size of 1 to 10 μm described later. It becomes easy to form a smooth layer having both optical properties satisfying a good balance and hard coat properties. From the viewpoint of making it easier to obtain such an effect, it is more preferable to use an average particle diameter of 0.001 to 0.01 μm. The smooth layer used in the present invention preferably contains 20% or more and 60% or less of the inorganic particles as described above as a mass ratio. Addition of 20% or more improves adhesion with the gas barrier layer. On the other hand, if it exceeds 60%, the film may be bent or cracks may occur when heat treatment is performed, or the optical properties such as transparency and refractive index of the gas barrier film may be affected.

本発明では、重合性不飽和基修飾加水分解性シランが、加水分解性シリル基の加水分解反応によって、シリカ粒子との間に、シリルオキシ基を生成して化学的に結合しているようなものを、反応性シリカ粒子として用いることができる。   In the present invention, a polymerizable unsaturated group-modified hydrolyzable silane is chemically bonded to a silica particle by generating a silyloxy group by a hydrolysis reaction of a hydrolyzable silyl group. Can be used as reactive silica particles.

加水分解性シリル基としては、例えば、アルコキシリル基、アセトキシリル基等のカルボキシリレートシリル基、クロシリル基等のハロゲン化シリル基、アミノシリル基、オキシムシリル基、ヒドリドシリル基等が挙げられる。   Examples of the hydrolyzable silyl group include a carboxylylate silyl group such as an alkoxylyl group and an acetoxysilyl group, a halogenated silyl group such as a chlorosilyl group, an aminosilyl group, an oxime silyl group, and a hydridosilyl group.

重合性不飽和基としては、例えば、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基、スチリル基、エチニイル基、シンナモイル基、マレート基、アクリルアミド基等が挙げられる。   Examples of the polymerizable unsaturated group include acryloyloxy group, methacryloyloxy group, vinyl group, propenyl group, butadienyl group, styryl group, ethynyl group, cinnamoyl group, malate group, and acrylamide group.

本発明における平滑層の厚さとしては、1〜10μm、好ましくは2〜7μmであることが望ましい。1μm以上にすることにより、平滑層を有するフィルムとしての平滑性を十分なものにし易くなり、10μm以下にすることにより、平滑フィルムの光学特性のバランスを調整し易くなると共に、平滑層を透明高分子フィルムの一方の面にのみ設けた場合における平滑フィルムのカールを抑え易くすることができるようになる。   The thickness of the smooth layer in the present invention is 1 to 10 μm, preferably 2 to 7 μm. By making it 1 μm or more, it becomes easy to make the smoothness as a film having a smooth layer sufficient, and by making it 10 μm or less, it becomes easy to adjust the balance of the optical properties of the smooth film, and the smooth layer has a high transparency. When the film is provided only on one surface of the molecular film, curling of the smooth film can be easily suppressed.

(ブリードアウト防止層)
本発明のガスバリア性フィルムに適用しうるブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルムを加熱した際に、フィルム基材中から未反応のオリゴマーなどが表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で、平滑層を有する基材の反対面に設けられる。
(Bleed-out prevention layer)
The bleed-out prevention layer that can be applied to the gas barrier film of the present invention, when a film having a smooth layer is heated, unreacted oligomers migrate from the film substrate to the surface and contaminate the contact surface. It is provided on the opposite surface of the base material having a smooth layer for the purpose of suppressing the phenomenon that occurs.

ブリードアウト防止層は、上記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 may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has the above function.

ブリードアウト防止層に含ませることが可能な、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物、あるいは分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を挙げることができる。   Examples of the unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group that can be included in the bleed-out prevention layer include a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, or in the molecule And monounsaturated organic compounds having one polymerizable unsaturated group.

ここで、多価不飽和有機化合物としては、例え、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Here, as the polyunsaturated organic compound, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meta ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolpropane Tiger (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate.

また、単価不飽和有機化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。   Moreover, as a unit price unsaturated organic compound, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, Lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (Meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2- (2-e Xoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2- Examples include methoxypropyl (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and polypropylene glycol (meth) acrylate. .

その他の添加剤として、マット剤を含有しても良い。マット剤としては、平均粒子径が0.1〜5μm程度の無機粒子が好ましい。   As other additives, a matting agent may be contained. As the matting agent, inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 μm are preferable.

このような無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の1種又は2種以上を併せて使用することができる。   As such inorganic particles, for example, one or more of silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide and the like should be used in combination. Can do.

ここで、無機粒子からなるマット剤は、ハードコート剤の固形分100質量部に対して2質量部以上、好ましくは4質量部以上、より好ましくは6質量部以上、20質量部以下、好ましくは18質量部以下、より好ましくは16質量部以下の割合で混合されていることが望ましい。   Here, the matting agent composed of inorganic particles is 2 parts by mass or more, preferably 4 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass of the solid content of the hard coating agent. It is desirable that they are mixed in a proportion of 18 parts by mass or less, more preferably 16 parts by mass or less.

また、ブリードアウト防止層には、ハードコート剤及びマット剤の他の成分として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。   In addition, the bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like as other components of the hard coat agent and the mat agent.

このような熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。   Examples of such thermoplastic resins include cellulose derivatives such as acetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, ethylcellulose, methylcellulose, vinyl acetate and copolymers thereof, vinyl chloride and copolymers thereof, vinylidene chloride and copolymers thereof. Vinyl resins such as polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, acrylic resins and copolymers thereof, acrylic resins such as methacrylic resins and copolymers thereof, polystyrene resins, polyamide resins, linear polyester resins, polycarbonates Examples thereof include resins.

また、熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。   Moreover, as a thermosetting resin, the thermosetting urethane resin which consists of an acrylic polyol and an isocyanate prepolymer, a phenol resin, a urea melamine resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a silicon resin etc. are mentioned.

また、電離放射線硬化性樹脂としては、光重合性プレポリマー若しくは光重合性モノマーなどの1種又は2種以上を混合した電離放射線硬化塗料に電離放射線(紫外線又は電子線)を照射することで硬化するものを使用することができる。ここで光重合性プレポリマーとしては、1分子中に2個以上のアクリロイル基を有し、架橋硬化することにより3次元網目構造となるアクリル系プレポリマーが特に好ましく使用される。このアクリル系プレポリマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート等が使用できる。また光重合性モノマーとしては、上記に記載した多価不飽和有機化合物等が使用できる。   Moreover, as ionizing radiation curable resin, it hardens | cures by irradiating ionizing radiation (an ultraviolet ray or an electron beam) to the ionizing radiation hardening coating material which mixed 1 type (s) or 2 or more types, such as a photopolymerizable prepolymer or a photopolymerizable monomer. You can use what you want. Here, as the photopolymerizable prepolymer, an acrylic prepolymer having two or more acryloyl groups in one molecule and having a three-dimensional network structure by crosslinking and curing is particularly preferably used. As this acrylic prepolymer, urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate and the like can be used. Further, as the photopolymerizable monomer, the polyunsaturated organic compounds described above can be used.

また、光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾインベンゾエート、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−(4−モルフォリニル)−1−プロパン、α−アシロキシムエステル、チオキサンソン類等が挙げられる。   Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, benzophenone, Michler's ketone, benzoin, benzylmethyl ketal, benzoin benzoate, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2- (4-morpholinyl). ) -1-propane, α-acyloxime ester, thioxanthone and the like.

以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、マット剤、及び必要に応じて他の成分を配合して、適宜必要に応じて用いる希釈溶剤によって塗布液として調製し、当該塗布液を基材フィルム表面に従来公知の塗布方法によって塗布した後、電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。尚、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプなどから発せられる100〜400nm、好ましくは200〜400nmの波長領域の紫外線を照射する、又は走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射することにより行うことができる。   The bleed-out prevention layer as described above is prepared as a coating solution by mixing a hard coat agent, a matting agent, and other components as necessary, and appropriately using a diluent solvent as necessary. It can form by apply | coating to a material film surface by a conventionally well-known coating method, and then irradiating with ionizing radiation and making it harden | cure. In addition, as a method of irradiating with ionizing radiation, ultraviolet rays having a wavelength region of 100 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm, emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like are irradiated or scanned. The irradiation can be performed by irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a type or curtain type electron beam accelerator.

本発明において、ブリードアウト防止層の厚さとしては、1〜10μm、好ましくは2〜7μmであることが望ましい。1μm以上にすることにより、フィルムとしての耐熱性を十分なものにし易くなり、10μm以下にすることにより、平滑フィルムの光学特性のバランスを調整し易くなると共に、平滑層を透明高分子フィルムの一方の面に設けた場合におけるバリアフィルムのカールを抑え易くすることができるようになる。   In the present invention, the thickness of the bleed-out prevention layer is 1 to 10 μm, preferably 2 to 7 μm. By making it 1 μm or more, it becomes easy to make the heat resistance as a film sufficient, and by making it 10 μm or less, it becomes easy to adjust the balance of the optical properties of the smooth film, and the smooth layer is one of the transparent polymer films. When it is provided on this surface, curling of the barrier film can be easily suppressed.

(有機光電変換素子)
本発明のガスバリア性フィルムは、種々の封止用材料、フィルムとして用いることができ、その中でも有機光電変換素子に用いることを特徴とする。
(Organic photoelectric conversion element)
The gas barrier film of the present invention can be used as various sealing materials and films, and among them, it is characterized by being used for an organic photoelectric conversion element.

有機光電変換素子に用いる際に、本発明のガスバリア性フィルムは透明であるため、このガスバリア性フィルムを基材として用いて、この側から太陽光の受光を行うように構成できる。即ち、本発明のガスバリア性フィルム上に、例えば、ITO等の透明導電性薄膜を透明電極として設け、有機光電変換素子用樹脂基材を構成することができる。そして、基材上に設けられたITO透明導電膜を陽極としてこの上に多孔質半導体層を設け、更に金属膜からなる陰極を形成して有機光電変換素子を形成し、この上に別の封止材料を(同じでもよいが)重ねて前記ガスバリア性フィルム基材と周囲を接着、素子を封じ込めることで有機光電変換素子を封止することができ、これにより外気の湿気や酸素等のガスによる素子への影響を封じることができる。   When used in an organic photoelectric conversion element, the gas barrier film of the present invention is transparent. Therefore, the gas barrier film can be used as a substrate to receive sunlight from this side. That is, on the gas barrier film of the present invention, for example, a transparent conductive thin film such as ITO can be provided as a transparent electrode to constitute a resin substrate for an organic photoelectric conversion element. Then, an ITO transparent conductive film provided on the substrate is used as an anode, a porous semiconductor layer is provided thereon, a cathode made of a metal film is further formed to form an organic photoelectric conversion element, and another seal is formed thereon. The organic photoelectric conversion element can be sealed by stacking a stopper material (although it may be the same) and adhering the gas barrier film substrate to the surroundings and encapsulating the element, thereby allowing moisture such as outside air or oxygen The influence on the element can be sealed.

有機光電変換素子用樹脂基材は、この様にして形成されたガスバリア性フィルムのガスバリア層上に、透明導電性膜を形成することによって得られる。   The resin base material for organic photoelectric conversion elements is obtained by forming a transparent conductive film on the gas barrier layer of the gas barrier film formed in this way.

透明導電膜の形成は、真空蒸着法やスパッタリング法等を用いることにより、また、インジウム、スズ等の金属アルコキシド等を用いたゾルゲル法等塗布法によっても製造できる。透明導電膜の(平均)膜厚としては、0.1〜1000nmの範囲の透明導電膜が好ましい。   The transparent conductive film can be formed by using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, or by a coating method such as a sol-gel method using a metal alkoxide such as indium or tin. The (average) film thickness of the transparent conductive film is preferably a transparent conductive film in the range of 0.1 to 1000 nm.

次いで、本発明のガスバリア性フィルム、またこれに透明導電膜が形成された有機光電変換素子用樹脂基材を用いた有機光電変換素子について説明する。   Next, an organic photoelectric conversion element using the gas barrier film of the present invention and a resin base material for an organic photoelectric conversion element on which a transparent conductive film is formed will be described.

〔封止フィルムとその製造方法〕
本発明においては、本発明に係る封止フィルムとして、本発明のガスバリア性フィルムを基板として用いることが特徴である。
[Sealing film and manufacturing method thereof]
In the present invention, the gas barrier film of the present invention is used as a substrate as the sealing film according to the present invention.

本発明のガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア層上に、更に透明導電膜を形成し、これを陽極としてこの上に、有機光電変換素子を構成する層、陰極となる層とを積層し、この上に更にもう一つのガスバリア性フィルムを封止フィルムとして、重ね接着することで封止することができる。   In the gas barrier film of the present invention, a transparent conductive film is further formed on the gas barrier layer, and the layer constituting the organic photoelectric conversion element and the layer serving as the cathode are laminated thereon, using this as an anode, Further, another gas barrier film as a sealing film can be sealed by overlapping.

また、特に、樹脂ラミネート(ポリマー膜)された金属箔は、光取りだし側のガスバリア性フィルムとして用いることはできないが、低コストで更に透湿性の低い封止材料であり光取り出しを意図しない(透明性を要求されない。)場合、封止フィルムとして好ましい。   In particular, a resin-laminated (polymer film) metal foil cannot be used as a gas barrier film on the light extraction side, but is a low-cost and further moisture-permeable sealing material and does not intend to extract light (transparent) In this case, it is preferable as a sealing film.

本発明において金属箔とは、スパッタや蒸着等で形成された金属薄膜や、導電性ペースト等の流動性電極材料から形成された導電膜と異なり、圧延等で形成された金属の箔又はフィルムを指す。   In the present invention, the metal foil refers to a metal foil or film formed by rolling or the like, unlike a metal thin film formed by sputtering or vapor deposition, or a conductive film formed from a fluid electrode material such as a conductive paste. Point to.

金属箔としては、金属の種類に特に限定はなく、例えば、銅(Cu)箔、アルミニウム(Al)箔、金(Au)箔、黄銅箔、ニッケル(Ni)箔、チタン(Ti)箔、銅合金箔、ステンレス箔、スズ(Sn)箔、高ニッケル合金箔等が挙げられる。これらの各種の金属箔の中で特に好ましい金属箔としてはAl箔が挙げられる。   As metal foil, there is no limitation in particular in the kind of metal, For example, copper (Cu) foil, aluminum (Al) foil, gold (Au) foil, brass foil, nickel (Ni) foil, titanium (Ti) foil, copper An alloy foil, a stainless steel foil, a tin (Sn) foil, a high nickel alloy foil, etc. are mentioned. Among these various metal foils, a particularly preferred metal foil is an Al foil.

金属箔の厚さは6〜50μmが好ましい。6μm未満の場合は、金属箔に用いる材料によっては使用時にピンホールが空き、必要とするバリア性(透湿度、酸素透過率)が得られなくなる場合がある。50μmを越えた場合は、金属箔に用いる材料によってはコストが高くなり、有機光電変換素子が厚くなりフィルムのメリットが少なくなる場合がある。   The thickness of the metal foil is preferably 6 to 50 μm. If the thickness is less than 6 μm, depending on the material used for the metal foil, pinholes may be vacant during use, and required barrier properties (moisture permeability, oxygen permeability) may not be obtained. When the thickness exceeds 50 μm, the cost increases depending on the material used for the metal foil, and the merit of the film may be reduced because the organic photoelectric conversion element becomes thick.

樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔において、樹脂フィルムとしては、機能性包装材料の新展開(株式会社 東レリサーチセンター)に記載の各種材料を使用することが可能であり、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂、セロハン系樹脂、ビニロン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂、ナイロン系樹脂等の樹脂は、延伸されていてもよく、さらに塩化ビニリデン系樹脂をコートされていてもよい。また、ポリエチレン系樹脂は、低密度あるいは高密度のものも用いることができる。   In the metal foil laminated with a resin film (polymer film), as the resin film, various materials described in the new development of functional packaging materials (Toray Research Center, Inc.) can be used. Resin, polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polyamide resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, acrylonitrile-butadiene copolymer resin, cellophane resin, vinylon resin, chloride Examples thereof include vinylidene resins. Resins such as polypropylene resins and nylon resins may be stretched and further coated with a vinylidene chloride resin. In addition, a polyethylene resin having a low density or a high density can be used.

後述するが、2つのフィルムの封止方法としては、例えば、一般に使用されるインパルスシーラー熱融着性の樹脂層をラミネートして、インパルスシーラーで融着させ、封止する方法が好ましく、この場合、ガスバリア性フィルム同士の封止は、フィルム(平均)膜厚が300μmを超えると封止作業時のフィルムの取り扱い性が悪化するのとインパルスシーラー等による熱融着が困難となるため(平均)膜厚としては300μm以下が望ましい。   As will be described later, as a method for sealing the two films, for example, a method of laminating a commonly used impulse sealer heat-fusible resin layer, fusing with an impulse sealer, and sealing is preferable. In addition, sealing between gas barrier films makes it difficult to heat seal with an impulse sealer or the like if the film (average) film thickness exceeds 300 μm, and the handling of the film during sealing work becomes difficult (average) The film thickness is desirably 300 μm or less.

〔有機光電変換素子の封止〕
本発明では、本発明のガスバリア層を有する樹脂フィルム(ガスバリア性フィルム)上に透明導電膜を形成し、作製した有機光電変換素子用樹脂基材上に、有機光電変換素子各層を形成した後、上記封止フィルムを用いて、不活性ガスによりパージされた環境下で、上記封止フィルムで陰極面を覆うようにして、有機光電変換素子を封止することができる。
[Encapsulation of organic photoelectric conversion elements]
In this invention, after forming a transparent conductive film on the resin film (gas barrier film) which has the gas barrier layer of this invention, and forming each layer of an organic photoelectric conversion element on the produced resin substrate for organic photoelectric conversion elements, Using the sealing film, the organic photoelectric conversion element can be sealed by covering the cathode surface with the sealing film in an environment purged with an inert gas.

不活性ガスとしては、Nの他、He、Ar等の希ガスが好ましく用いられるが、HeとArを混合した希ガスも好ましく、気体中に占める不活性ガスの割合は、90〜99.9体積%であることが好ましい。不活性ガスによりパージされた環境下で封止することにより、保存性が改良される。 As the inert gas, a rare gas such as He and Ar is preferably used in addition to N 2 , but a rare gas in which He and Ar are mixed is also preferable, and the ratio of the inert gas in the gas is 90 to 99.99. It is preferably 9% by volume. Preservability is improved by sealing in an environment purged with an inert gas.

また、前記樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔を用いて、有機光電変換素子を封止するにあたっては、ラミネートされた樹脂フィルム面ではなく、金属箔上にセラミック層を形成し、このセラミック層面を有機光電変換素子の陰極に貼り合わせることが好ましい。封止フィルムのポリマー膜面を有機光電変換素子の陰極に貼り合わせると、部分的に導通が発生することがある。   In sealing an organic photoelectric conversion element using a metal foil laminated with the resin film (polymer film), a ceramic layer is formed on the metal foil instead of the laminated resin film surface. The ceramic layer surface is preferably bonded to the cathode of the organic photoelectric conversion element. When the polymer film surface of the sealing film is bonded to the cathode of the organic photoelectric conversion element, conduction may occur partially.

封止フィルムを有機光電変換素子の陰極に貼り合わせる封止方法としては、一般に使用されるインパルスシーラーで融着可能な樹脂フィルム、例えば、エチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)やポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム等の熱融着性フィルムを積層して、インパルスシーラーで融着させ封止する方法がある。   As a sealing method of bonding the sealing film to the cathode of the organic photoelectric conversion element, a resin film that can be fused with a commonly used impulse sealer, for example, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polypropylene (PP) film, polyethylene There is a method in which a heat-fusible film such as a (PE) film is laminated and fused with an impulse sealer and sealed.

接着方法としては、ドライラミネート方式が作業性の面で優れている。この方法は、一般には1.0〜2.5μm程度の硬化性の接着剤層を使用する。ただし、接着剤の塗設量が多すぎる場合には、トンネル、浸み出し、縮緬皺等が発生することがあるため、接着剤量を乾燥(平均)膜厚で3〜5μmになるように調節することが好ましい。   As an adhesion method, the dry laminating method is excellent in terms of workability. This method generally uses a curable adhesive layer of about 1.0 to 2.5 μm. However, if the amount of adhesive applied is too large, tunneling, seepage, shrinkage, etc. may occur, so the amount of adhesive should be 3-5 μm in dry (average) film thickness. It is preferable to adjust.

ホットメルトラミネーションとは、ホットメルト接着剤を溶融して基材に接着剤層を塗設する方法であるが、接着剤層の厚さは一般に1〜50μmと広い範囲で設定可能な方法である。一般に使用されるホットメルト接着剤のベースレジンとしては、EVA、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂(EEA)、ポリエチレン、ブチルラバー等が使用され、ロジン、キシレン樹脂、テルペン系樹脂、スチレン系樹脂等が粘着付与剤として、ワックス等が可塑剤として添加される。   Hot melt lamination is a method in which a hot melt adhesive is melted and an adhesive layer is applied to a substrate, but the thickness of the adhesive layer is generally set within a wide range of 1 to 50 μm. . Commonly used base resins for hot melt adhesives include EVA, ethylene-ethyl acrylate copolymer resin (EEA), polyethylene, butyl rubber, etc., rosin, xylene resin, terpene resin, styrene resin, etc. Are added as a tackifier and wax as a plasticizer.

エクストルージョンラミネート法とは、高温で溶融した樹脂をダイスにより基材上に塗設する方法であり、樹脂層の厚さは一般に10〜50μmと広い範囲で設定可能である。   The extrusion laminating method is a method in which a resin melted at a high temperature is coated on a substrate with a die, and the thickness of the resin layer can be generally set in a wide range of 10 to 50 μm.

エクストルージョンラミネートに使用される樹脂としては一般に、低密度ポリエチレン(LDPE)、EVA、PP等が使用される。   Generally, low density polyethylene (LDPE), EVA, PP or the like is used as the resin used for the extrusion laminate.

〈セラミック層〉
本発明においては、上述のように、有機光電変換素子を封止するにあたって、ガスバリア性を一層高める等のため、無機酸化物、窒化物、炭化物、等による化合物により形成されるセラミック層を設けることができる。
<Ceramic layer>
In the present invention, as described above, in sealing the organic photoelectric conversion element, a ceramic layer formed of a compound of an inorganic oxide, nitride, carbide, or the like is provided in order to further enhance gas barrier properties. Can do.

具体的には、SiO、Al、In、TiO、ITO(スズ・インジウム酸化物)、AlN、Si、SiON、TiON、SiC等により形成することができる。 Specifically, it is formed of SiO x , Al 2 O 3 , In 2 O 3 , TiO x , ITO (tin / indium oxide), AlN, Si 3 N 4 , SiO x N, TiO x N, SiC, or the like. be able to.

該セラミック層は、ゾルゲル法、蒸着法、CVD、PVD、スパッタリング法、等の公知な手法により積層されていて構わない。例えば、ポリシラザンを用いて、ポリシラザン塗布膜と同様の方法により形成することもできる。この場合、ポリシラザンを含有する組成物を塗布し、ポリシラザン被膜を形成した後、セラミックに転化させることにより形成することができる。   The ceramic layer may be laminated by a known method such as a sol-gel method, a vapor deposition method, CVD, PVD, or a sputtering method. For example, polysilazane can be used and formed by the same method as the polysilazane coating film. In this case, it can be formed by applying a composition containing polysilazane to form a polysilazane film and then converting it to ceramic.

また、本発明においては、セラミック層は、大気圧プラズマ法において、原料(原材料ともいう。)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、酸化珪素、また酸化珪素を主体とした金属酸化物、また、金属炭化物、金属窒化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物等との混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物など)等の組成を作り分けることができる。   In the present invention, the ceramic layer is formed by selecting conditions such as an organometallic compound, a decomposition gas, a decomposition temperature, and input power as a raw material (also referred to as a raw material) in an atmospheric pressure plasma method. It is possible to make different compositions such as metal oxides mainly composed of silicon oxide, and mixtures with metal carbides, metal nitrides, metal sulfides, metal halides, etc. (metal oxynitrides, metal oxide halides, etc.) it can.

例えば、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、シラザン等を原料化合物として用いれば、酸化窒化珪素が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。   For example, when a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Further, if silazane or the like is used as a raw material compound, silicon oxynitride is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.

このようなセラミック層の形成原料としては、珪素化合物であれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール、エタノール、n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。   As a raw material for forming such a ceramic layer, as long as it is a silicon compound, it may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.

このような珪素化合物としては、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51(多摩化学社製)等が挙げられる。   Examples of such silicon compounds include silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetrat-butoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxy. Silane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, bis (dimethylamino) Dimethylsilane, bis (dimethylamino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimide Diethylaminotrimethylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane, Tris (dimethylamino) silane, triethoxyfluorosilane, allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1 , 3-disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclopentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsilane Propargyltrimethylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, octamethylcyclotetrasiloxane, tetramethylcyclo Examples thereof include tetrasiloxane, hexamethylcyclotetrasiloxane, M silicate 51 (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.), and the like.

また、これら珪素を含む原料ガスを分解してセラミック層を得るための分解ガスとしては、例えば、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどが挙げられる。   Examples of the decomposition gas for obtaining the ceramic layer by decomposing the source gas containing silicon include, for example, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, suboxide Examples thereof include nitrogen gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, and chlorine gas.

珪素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、酸化珪素、また、窒化物、炭化物等を含有するセラミック層を得ることができる。   By appropriately selecting a source gas containing silicon and a decomposition gas, a ceramic layer containing silicon oxide, nitride, carbide, or the like can be obtained.

大気圧プラズマ法においては、これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合し、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスまたは周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。   In the atmospheric pressure plasma method, a discharge gas that tends to be in a plasma state is mainly mixed with these reactive gases, and the gas is sent to a plasma discharge generator. As such a discharge gas, nitrogen gas or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon or the like is used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.

上記放電ガスと反応性ガスを混合し、薄膜形成(混合)ガスとして大気圧プラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。   The discharge gas and the reactive gas are mixed and supplied to an atmospheric pressure plasma discharge generator (plasma generator) as a thin film forming (mixed) gas to form a film. Although the ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.

本発明に係るガスバリア性樹脂基材を構成する積層されたセラミック層においては、例えば、上記有機珪素化合物に、更に酸素ガスや窒素ガスを所定割合で組み合わせて、O原子とN原子の少なくともいずれかと、Si原子とを含む本発明に係る酸化珪素を主体としたセラミック層を得ることができる。   In the laminated ceramic layer constituting the gas barrier resin substrate according to the present invention, for example, oxygen gas or nitrogen gas is further combined with the organic silicon compound at a predetermined ratio, and at least one of O atoms and N atoms is combined. A ceramic layer mainly containing silicon oxide according to the present invention containing Si atoms can be obtained.

本発明において、セラミック層の厚さとしては、ガスバリア性と光透過性とを考慮すれば、10〜2000nmの範囲内であることが望ましいが、さらに可撓性も考慮し、全てにおいてバランス良く好適な性能を発揮するためには、10〜200nmであることが好ましい。   In the present invention, the thickness of the ceramic layer is preferably in the range of 10 to 2000 nm in consideration of gas barrier properties and light transmission properties, but is also well balanced in consideration of flexibility. In order to exhibit excellent performance, the thickness is preferably 10 to 200 nm.

次いで、有機光電変換素子を構成する有機光電変換素子材料各層(構成層)について説明する。   Next, each layer (constituent layer) of the organic photoelectric conversion element material constituting the organic photoelectric conversion element will be described.

(有機光電変換素子及び太陽電池の構成)
本発明の有機光電変換素子の好ましい態様を説明するが、これに限定されるものではない。有機光電変換素子としては、特に制限がなく、陽極と陰極と、両者に挟まれた発電層(p型半導体とn型半導体が混合された層、バルクへテロジャンクション層、i層ともいう。)が少なくとも1層以上あり、光を照射すると電流を発生する素子であればよい。
(Configuration of organic photoelectric conversion element and solar cell)
Although the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element of this invention is demonstrated, it is not limited to this. There is no restriction | limiting in particular as an organic photoelectric conversion element, The electric power generation layer pinched | interposed into both an anode and a cathode (it is also called the layer where a p-type semiconductor and an n-type semiconductor were mixed, a bulk heterojunction layer, and i layer). May be any element that has at least one layer and generates a current when irradiated with light.

有機光電変換素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。   The preferable specific example of the layer structure of an organic photoelectric conversion element is shown below.

(1)陽極/発電層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発電層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発電層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/p型半導体層/発電層/n型半導体層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/第1発光層/電子輸送層/中間電極/正孔輸送層/第2発光層/電子輸送層/陰極
ここで、発電層は、正孔を輸送できるp型半導体材料と電子を輸送できるn型半導体材料を含有していることが必要であり、これらは実質2層でヘテロジャンクションを形成していても良いし、1層の内部で混合された状態となっているバルクへテロジャンクションを形成しても良いが、バルクへテロジャンクション構成のほうが、光電変換効率が高いため好ましい。発電層に用いられるp型半導体材料、n型半導体材料については後述する。
(1) Anode / power generation layer / cathode (2) Anode / hole transport layer / power generation layer / cathode (3) Anode / hole transport layer / power generation layer / electron transport layer / cathode (4) Anode / hole transport layer / P-type semiconductor layer / power generation layer / n-type semiconductor layer / electron transport layer / cathode (5) Anode / hole transport layer / first light-emitting layer / electron transport layer / intermediate electrode / hole transport layer / second light-emitting layer Here, the power generation layer needs to contain a p-type semiconductor material capable of transporting holes and an n-type semiconductor material capable of transporting electrons, which are substantially two layers and heterojunction. Alternatively, a bulk heterojunction in a mixed state in one layer may be formed, but a bulk heterojunction configuration is preferable because of higher photoelectric conversion efficiency. A p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material used for the power generation layer will be described later.

有機EL素子同様、発電層を正孔輸送層、電子輸送層で挟み込むことで、正孔及び電子の陽極・陰極への取り出し効率を高めることができるため、それらを有する構成((2)、(3))の方が好ましい。また、発電層自体も正孔と電子の整流性(キャリア取り出しの選択性)を高めるため、(4)のようにp型半導体材料とn型半導体材料単体からなる層で発電層を挟み込むような構成(p−i−n構成ともいう)であっても良い。また、太陽光の利用効率を高めるため、異なる波長の太陽光をそれぞれの発電層で吸収するような、タンデム構成((5)の構成)であっても良い。   Like the organic EL element, the efficiency of taking out holes and electrons to the anode / cathode can be increased by sandwiching the power generation layer between the hole transport layer and the electron transport layer. Therefore, the structure having them ((2), ( 3)) is preferred. Further, in order to improve the rectification of holes and electrons (selection of carrier extraction), the power generation layer itself also sandwiches the power generation layer with a layer made of a p-type semiconductor material and a single n-type semiconductor material as shown in (4). It may be a configuration (also referred to as a pin configuration). Moreover, in order to improve the utilization efficiency of sunlight, the tandem configuration (configuration (5)) in which sunlight of different wavelengths is absorbed by each power generation layer may be employed.

太陽光利用率(光電変換効率)の向上を目的として、図3に示す有機光電変換素子10におけるサンドイッチ構造に代わって、一対の櫛歯状電極上にそれぞれ正孔輸送層14、電子輸送層16を形成し、その上に光電変換部15を配置するといった、バックコンタクト型の有機光電変換素子が構成とすることもできる。   Instead of the sandwich structure in the organic photoelectric conversion element 10 shown in FIG. 3 for the purpose of improving sunlight utilization (photoelectric conversion efficiency), a hole transport layer 14 and an electron transport layer 16 are respectively formed on a pair of comb-like electrodes. The back contact type organic photoelectric conversion element can be configured such that the photoelectric conversion unit 15 is disposed thereon.

さらに、詳細な本発明に係る有機光電変換素子の好ましい態様を下記に説明する。   Furthermore, the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element which concerns on detailed this invention is demonstrated below.

図3は、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子からなる太陽電池の一例を示す断面図である。図3において、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10は、基板11の一方面上に、陽極12、正孔輸送層17、バルクヘテロジャンクション層の発電層14、電子輸送層18及び陰極13が順次積層されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell made of a bulk heterojunction organic photoelectric conversion element. In FIG. 3, the bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 10 has an anode 12, a hole transport layer 17, a power generation layer 14 as a bulk heterojunction layer, an electron transport layer 18, and a cathode 13 sequentially stacked on one surface of a substrate 11. Has been.

基板11は、順次積層された陽極12、発電層14及び陰極13を保持する部材である。本実施形態では、基板11側から光電変換される光が入射するので、基板11は、この光電変換される光を透過させることが可能な、すなわち、この光電変換すべき光の波長に対して透明な部材である。基板11は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。この基板11は、必須ではなく、例えば、発電層14の両面に陽極12及び陰極13を形成することでバルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10が構成されてもよい。   The substrate 11 is a member that holds the anode 12, the power generation layer 14, and the cathode 13 that are sequentially stacked. In the present embodiment, since light that is photoelectrically converted enters from the substrate 11 side, the substrate 11 can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, with respect to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. It is a transparent member. As the substrate 11, for example, a glass substrate or a resin substrate is used. The substrate 11 is not essential. For example, the bulk heterojunction organic photoelectric conversion element 10 may be configured by forming the anode 12 and the cathode 13 on both surfaces of the power generation layer 14.

発電層14は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を有して構成される。p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプタ)として機能する。   The power generation layer 14 is a layer that converts light energy into electrical energy, and includes a bulk heterojunction layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are uniformly mixed. The p-type semiconductor material functions relatively as an electron donor (donor), and the n-type semiconductor material functions relatively as an electron acceptor (acceptor).

図3において、基板11を介して陽極12から入射された光は、発電層14のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極12と陰極13の仕事関数が異なる場合では陽極12と陰極13との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。例えば、陽極12の仕事関数が陰極13の仕事関数よりも大きい場合では、電子は、陽極12へ、正孔は、陰極13へ輸送される。なお、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また、陽極12と陰極13との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。   In FIG. 3, light incident from the anode 12 through the substrate 11 is absorbed by the electron acceptor or electron donor in the bulk heterojunction layer of the power generation layer 14, and electrons move from the electron donor to the electron acceptor. A pair of holes and electrons (charge separation state) is formed. The generated electric charge is caused by an internal electric field, for example, when the work function of the anode 12 and the cathode 13 is different, the electrons pass between the electron acceptors and the holes are electron donors due to the potential difference between the anode 12 and the cathode 13. The photocurrent is detected by passing through different electrodes to different electrodes. For example, when the work function of the anode 12 is larger than that of the cathode 13, electrons are transported to the anode 12 and holes are transported to the cathode 13. If the magnitude of the work function is reversed, electrons and holes are transported in the opposite direction. In addition, the transport direction of electrons and holes can be controlled by applying a potential between the anode 12 and the cathode 13.

なお、図3には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、あるいは平滑化層等の他の層を有していてもよい。   Although not shown in FIG. 3, other layers such as a hole blocking layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, a hole injection layer, or a smoothing layer may be included.

さらに好ましい構成としては、図4に示す前記発電層14が、いわゆるp−i−nの三層構成となっている構成である。通常のバルクへテロジャンクション層は、p型半導体材料とn型半導体層が混合した、i層単体であるが、p型半導体材料単体からなるp層、及びn型半導体材料単体からなるn層で挟むことにより、正孔及び電子の整流性がより高くなり、電荷分離した正孔・電子の再結合等によるロスが低減され、一層高い光電変換効率を得ることができる。   As a more preferable configuration, the power generation layer 14 shown in FIG. 4 has a so-called p-i-n three-layer configuration. A normal bulk heterojunction layer is a single i layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor layer are mixed. However, a p-layer composed of a single p-type semiconductor material and an n-layer composed of a single n-type semiconductor material. By sandwiching, the rectification of holes and electrons becomes higher, loss due to recombination of charge-separated holes and electrons is reduced, and higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

さらに、太陽光利用率(光電変換効率)の向上を目的として、このような光電変換素子を積層した、タンデム型の構成としてもよい。   Furthermore, it is good also as a tandem-type structure which laminated | stacked such a photoelectric conversion element for the purpose of the improvement of sunlight utilization factor (photoelectric conversion efficiency).

図5は、タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。タンデム型構成の場合、基板11上に、順次透明電極12、第1の発電層14′を積層した後、電荷再結合層15を積層した後、第2の発電層16、次いで対電極13を積層することで、タンデム型の構成とすることができる。第2の発電層16は、第1の発電層14′の吸収スペクトルと同じスペクトルを吸収する層でもよいし、異なるスペクトルを吸収する層でもよいが、好ましくは異なるスペクトルを吸収する層である。また第1の発電層14′、第2の発電層16がともに前述のp−i−nの三層構成であってもよい。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a solar cell made of an organic photoelectric conversion element having a tandem bulk heterojunction layer. In the case of the tandem configuration, the transparent electrode 12 and the first power generation layer 14 ′ are sequentially stacked on the substrate 11, the charge recombination layer 15 is stacked, the second power generation layer 16, and then the counter electrode 13 are stacked. By stacking, a tandem structure can be obtained. The second power generation layer 16 may be a layer that absorbs the same spectrum as the absorption spectrum of the first power generation layer 14 ′ or may be a layer that absorbs a different spectrum, but is preferably a layer that absorbs a different spectrum. Further, both the first power generation layer 14 ′ and the second power generation layer 16 may have the above-described three-layer structure of pin.

以下に、これらの層を構成する材料について述べる。   Below, the material which comprises these layers is described.

〔有機光電変換素子材料〕
(p型半導体材料)
本発明において、発電層(バルクへテロジャンクション層)に用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマー・オリゴマーが挙げられる。
[Organic photoelectric conversion element material]
(P-type semiconductor material)
In the present invention, examples of the p-type semiconductor material used for the power generation layer (bulk heterojunction layer) include various condensed polycyclic aromatic low molecular compounds and conjugated polymers / oligomers.

縮合多環芳香族低分子化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビス(エチレンジチオ)テトラチアフルバレン(BEDT−TTF)−過塩素酸錯体、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low molecular weight compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, thacumanthracene, bisanthene, zeslene. , Heptazethrene, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, circobiphenyl, anthradithiophene, etc., porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bis (ethylenedithio) tetra Examples include thiafulvalene (BEDT-TTF) -perchloric acid complex, and derivatives and precursors thereof.

また、上記の縮合多環を有する誘導体の例としては、国際公開第03/16599号明細書、国際公開第03/28125号明細書、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物等が挙げられる。   Examples of the derivative having the above condensed polycycle include International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004. Pentacene derivatives having substituents described in JP-A-107216 and the like, pentacene precursors described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. No. 14.4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in 2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、又はTechnical Digest of the International PVSEC−17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェン、Nature Material,(2006)vol.5,p328に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、国際公開2008/000664号明細書に記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv Mater,2007p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体,Nature Mat.vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   Examples of the conjugated polymer include a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Polythiophene, Nature Material, (2006) vol. 5, p328, a polythiophene-thienothiophene copolymer, a polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in International Publication No. 2008/000664, and a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160 , Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、例えば、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, as an oligomer material instead of a polymer material, for example, α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis which is a thiophene hexamer is used. Oligomers such as (3-butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。   Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable.

また、発電層上に電子輸送層を塗布で製膜する場合、電子輸送層溶液が発電層を溶かしてしまうという課題があるため、溶液プロセスで塗布した後に不溶化できるような材料を用いても良い。   Further, when the electron transport layer is formed on the power generation layer by coating, there is a problem that the electron transport layer solution dissolves the power generation layer. Therefore, a material that can be insolubilized after coating by a solution process may be used. .

このような材料としては、Technical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェンのような、塗布後に塗布膜を重合架橋して不溶化できる材料、又は米国特許出願公開第2003/136964号明細書、及び特開2008−16834号公報等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料などを挙げることができる。   Examples of such materials include materials that can be insolubilized by polymerizing the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or a soluble substituent reacts and insolubilizes by applying energy such as heat as described in U.S. Patent Application Publication No. 2003/136964 and JP-A-2008-16834 (pigment). Material).

(n型半導体材料)
本発明において、バルクへテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料としては、特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体の水素原子をフッ素原子に置換したパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。
(N-type semiconductor material)
In the present invention, the n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer is not particularly limited. For example, perfluoro compounds (perfluorocarbons such as fullerene, octaazaporphyrin, etc.) in which hydrogen atoms of a p-type semiconductor are substituted with fluorine atoms Fluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide and other aromatic carboxylic acid anhydrides and imidized compounds thereof Examples thereof include polymer compounds.

しかし、各種のp型半導体材料と高速(〜50fs)かつ効率的に電荷分離を行うことができる、フラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、例えば、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、及びこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。   However, fullerene derivatives that can perform charge separation with various p-type semiconductor materials at high speed (˜50 fs) and efficiently are preferable. Examples of fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotube, multi-wall nanotube, single-wall nanotube, nanohorn (conical type), and the like. Some of these are hydrogen atoms, halogen atoms, substituted or unsubstituted alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, cycloalkyl groups, silyl groups, ether groups, thioether groups, amino groups, silyl groups. The fullerene derivative substituted by these etc. can be mentioned.

中でも[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッドメチルエステル(略称PCBM)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nブチルエステル(PCBnB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−イソブチルエステル(PCBiB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nヘキシルエステル(PCBH)、Adv.Mater.,vol.20(2008),p2116等に記載のbis−PCBM、特開2006−199674号公報等のアミノ化フラーレン、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7329709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレン等のような、置換基を有してより溶解性が向上したフラーレン誘導体を用いることが好ましい。   Among them, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester (abbreviation PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-nbutyl ester (PCBnB), [6,6] -phenyl C61-buty Rick acid-isobutyl ester (PCBiB), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-n hexyl ester (PCBH), Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p2116, etc., aminated fullerenes such as JP-A 2006-199674, metallocene fullerenes such as JP-A 2008-130889, and cyclics such as US Pat. No. 7,329,709. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having an ether group.

(正孔輸送層・電子ブロック層)
本発明に係る有機光電変換素子10は、バルクへテロジャンクション層と陽極との中間に正孔輸送層17を設けることが、バルクへテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため好ましい。
(Hole transport layer / electron block layer)
In the organic photoelectric conversion element 10 according to the present invention, the hole transport layer 17 is provided between the bulk heterojunction layer and the anode, so that charges generated in the bulk heterojunction layer can be taken out more efficiently. This is preferable.

これらの正孔輸送層17を構成する材料としては、例えば、スタルクヴイテック社製、商品名BaytronP等のPEDOT、ポリアニリン及びそのドープ材料、WO2006019270号明細書等に記載のシアン化合物、などを用いることができる。なお、バルクへテロジャンクション層に用いられるn型半導体材料のLUMO準位よりも浅いLUMO準位を有する正孔輸送層には、バルクへテロジャンクション層で生成した電子を陽極側には流さないような整流効果を有する、電子ブロック機能が付与される。このような正孔輸送層は、電子ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する正孔輸送層を使用するほうが好ましい。このような材料としては、特開平5−271166号公報等に記載のトリアリールアミン系化合物、また酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステン等の金属酸化物等を用いることができる。また、バルクへテロジャンクション層に用いたp型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。バルクヘテロジャンクション層を形成する前に、下層に塗布膜を形成すると塗布面をレベリングする効果があり、リーク等の影響が低減するため好ましい。   As a material constituting these hole transport layers 17, for example, PEDOT such as trade name BaytronP, polyaniline and its doped material, cyan compounds described in WO2006019270, etc. are used. Can do. Note that electrons generated in the bulk heterojunction layer do not flow to the anode side in the hole transport layer having a LUMO level shallower than the LUMO level of the n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer. An electronic block function having a rectifying effect is provided. Such a hole transport layer is also called an electron block layer, and it is preferable to use a hole transport layer having such a function. As such a material, a triarylamine compound described in JP-A-5-271166 or a metal oxide such as molybdenum oxide, nickel oxide, or tungsten oxide can be used. Moreover, the layer which consists of a p-type semiconductor material single-piece | unit used for the bulk hetero junction layer can also be used. The means for forming these layers may be either a vacuum deposition method or a solution coating method, but is preferably a solution coating method. Forming the coating film in the lower layer before forming the bulk heterojunction layer is preferable because it has the effect of leveling the coating surface and reduces the influence of leakage and the like.

(電子輸送層・正孔ブロック層)
本発明の有機光電変換素子10では、バルクへテロジャンクション層と陰極との中間には電子輸送層18を形成することで、バルクへテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、これらの層を有していることが好ましい。
(Electron transport layer / hole blocking layer)
In the organic photoelectric conversion element 10 of the present invention, it is possible to extract charges generated in the bulk heterojunction layer more efficiently by forming the electron transport layer 18 between the bulk heterojunction layer and the cathode. Therefore, it is preferable to have these layers.

また電子輸送層18としては、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)を用いることができるが、同様に、バルクへテロジャンクション層に用いられるp型半導体材料のHOMO準位よりも深いHOMO準位を有する電子輸送層には、バルクへテロジャンクション層で生成した正孔を陰極側には流さないような整流効果を有する、正孔ブロック機能が付与される。このような電子輸送層は、正孔ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する電子輸送層を使用するほうが好ましい。このような材料としては、バソキュプロイン等のフェナントレン系化合物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等のn型半導体材料、及び酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物及びフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。また、バルクへテロジャンクション層に用いたn型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。   As the electron transport layer 18, octaazaporphyrin, a p-type semiconductor perfluoro compound (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.) can be used. Similarly, a p-type semiconductor used for a bulk heterojunction layer. The electron transport layer having a HOMO level deeper than the HOMO level of the material is provided with a hole blocking function that has a rectifying effect so that holes generated in the bulk heterojunction layer do not flow to the cathode side. The Such an electron transport layer is also called a hole blocking layer, and it is preferable to use an electron transport layer having such a function. Examples of such materials include phenanthrene compounds such as bathocuproine, n-type semiconductor materials such as naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide, and titanium oxide. N-type inorganic oxides such as zinc oxide and gallium oxide, and alkali metal compounds such as lithium fluoride, sodium fluoride, and cesium fluoride can be used. A layer made of a single n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. The means for forming these layers may be either a vacuum deposition method or a solution coating method, but is preferably a solution coating method.

(その他の層)
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を有機光電変換素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、励起子ブロック層、UV吸収層、光反射層、波長変換層などを挙げることができる。
(Other layers)
It is good also as a structure which has various intermediate | middle layers in an organic photoelectric conversion element for the purpose of the improvement of energy conversion efficiency and the improvement of element lifetime. Examples of the intermediate layer include a hole block layer, an electron block layer, a hole injection layer, an electron injection layer, an exciton block layer, a UV absorption layer, a light reflection layer, and a wavelength conversion layer.

(透明電極(第1電極))
本発明に係る透明電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、好ましくは透明電極を陽極として用いることである。例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380〜800nmの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ用いることができる。
(Transparent electrode (first electrode))
In the transparent electrode according to the present invention, the cathode and the anode are not particularly limited and can be selected depending on the element configuration, but preferably the transparent electrode is used as the anode. For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 to 800 nm. As the material, for example, transparent conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO, metal thin films such as gold, silver and platinum, metal nanowires, and carbon nanotubes can be used.

また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて透明電極とすることもできる。   Also selected from the group consisting of derivatives of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polyphenylacetylene, polydiacetylene and polynaphthalene. Conductive polymers can also be used. A plurality of these conductive compounds can be combined to form a transparent electrode.

(対電極(第2電極))
対電極は導電材料からなる単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用しても良い。対電極の導電材料としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子の取り出し性能及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。対電極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、(平均)膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
(Counter electrode (second electrode))
The counter electrode may be a single layer made of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin for holding these may be used in combination. As the conductive material for the counter electrode, a material having a low work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound, or a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include, for example, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the viewpoint of electron extraction performance and durability against oxidation, etc., a mixture of these metals and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, for example, a magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al2O3) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The counter electrode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The (average) film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.

対電極の導電材として金属材料を用いることにより、対電極側に来た光は反射されて第1電極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。   By using a metal material as the conductive material of the counter electrode, the light coming to the counter electrode side is reflected and reflected to the first electrode side, and this light can be reused and is absorbed again by the photoelectric conversion layer. It is preferable because the conversion efficiency is improved.

また、対電極13は、金属(例えば、金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤ、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により形成でき好ましい。   Further, the counter electrode 13 may be a metal (for example, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), a nanoparticle made of carbon, a nanowire, or a nanostructure. A dispersion is preferable because a transparent and highly conductive counter electrode can be formed by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の対電極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の(平均)膜厚で作製した後、上記透明電極の説明で挙げた導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性対電極とすることができる。   In addition, when the counter electrode side is made light-transmitting, for example, a conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound is made thin with an average film thickness of about 1 to 20 nm. Thereafter, a light-transmitting counter electrode can be obtained by providing a film of the conductive light-transmitting material mentioned in the description of the transparent electrode.

(中間電極)
また、前記(5)項あるいは図5に記載した様なタンデム構成の場合に必要となる中間電極の材料としては、透明性と導電性を併せ持つ化合物を用いた層であることが好ましく、前記透明電極で用いたような材料(ITO、AZO、FTO、酸化チタン等の透明金属酸化物、Ag、Al、Au等の非常に薄い金属層又はナノ粒子・ナノワイヤを含有する層、PEDOT:PSS、ポリアニリン等の導電性高分子材料等)を用いることができる。
(Intermediate electrode)
Further, the intermediate electrode material required in the case of the tandem structure as described in the item (5) or FIG. 5 is preferably a layer using a compound having both transparency and conductivity. Materials used for electrodes (transparent metal oxides such as ITO, AZO, FTO and titanium oxide, very thin metal layers such as Ag, Al and Au, or layers containing nanoparticles / nanowires, PEDOT: PSS, polyaniline Or the like can be used.

なお前述した正孔輸送層と電子輸送層の中には、適切に組み合わせて積層することで中間電極(電荷再結合層)として働く組み合わせもあり、このような構成とすると一層形成する工程を省くことができ好ましい。   In addition, among the hole transport layer and the electron transport layer described above, there is also a combination that works as an intermediate electrode (charge recombination layer) by stacking in an appropriate combination. With such a configuration, a step of forming one layer is omitted. Can be preferable.

〈金属ナノワイヤ〉
本発明に適用可能な導電性繊維としては、金属でコーティングした有機繊維や無機繊維、導電性金属酸化物繊維、金属ナノワイヤ、炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができるが、金属ナノワイヤが好ましい。
<Metal nanowires>
As the conductive fibers applicable to the present invention, organic fibers and inorganic fibers coated with metal, conductive metal oxide fibers, metal nanowires, carbon fibers, carbon nanotubes, and the like can be used. Metal nanowires are preferable.

一般に、金属ナノワイヤとは、金属元素を主要な構成要素とする線状構造体のことをいう。特に、本発明における金属ナノワイヤとはnmサイズの直径を有する線状構造体を意味する。   In general, the metal nanowire refers to a linear structure having a metal element as a main component. In particular, the metal nanowire in the present invention means a linear structure having a diameter of nm size.

本発明において、金属ナノワイヤとしては、1つの金属ナノワイヤで長い導電パスを形成するために、また、適度な光散乱性を発現するために、平均長さが3.0μm以上であることが好ましく、さらには3.0〜500μmが好ましく、特に3.0〜300μmであることが好ましい。併せて、長さの相対標準偏差は40%以下であることが好ましい。また、平均直径は、透明性の観点からは小さいことが好ましく、一方で、導電性の観点からは大きい方が好ましい。本発明においては、金属ナノワイヤの平均直径として10〜300nmが好ましく、30〜200nmであることがより好ましい。併せて、直径の相対標準偏差は20%以下であることが好ましい。   In the present invention, the metal nanowires preferably have an average length of 3.0 μm or more in order to form a long conductive path with one metal nanowire and to exhibit appropriate light scattering properties. Furthermore, 3.0 to 500 μm is preferable, and 3.0 to 300 μm is particularly preferable. In addition, the relative standard deviation of the length is preferably 40% or less. Moreover, it is preferable that an average diameter is small from a transparency viewpoint, On the other hand, the larger one is preferable from an electroconductive viewpoint. In this invention, 10-300 nm is preferable as an average diameter of metal nanowire, and it is more preferable that it is 30-200 nm. In addition, the relative standard deviation of the diameter is preferably 20% or less.

本発明において、金属ナノワイヤの金属組成としては特に制限はなく、貴金属元素や卑金属元素の1種又は複数の金属から構成することができるが、貴金属(例えば、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム等)及び鉄、コバルト、銅、錫からなる群に属する少なくとも1種の金属を含むことが好ましく、導電性の観点から少なくとも銀を含むことがより好ましい。また、導電性と安定性(金属ナノワイヤの硫化や酸化耐性、及びマイグレーション耐性)を両立するために、銀と、銀を除く貴金属に属する少なくとも1種の金属を含むことも好ましい。本発明に係る金属ナノワイヤが2種類以上の金属元素を含む場合には、例えば、金属ナノワイヤの表面と内部で金属組成が異なっていてもよいし、金属ナノワイヤ全体が同一の金属組成を有していてもよい。   In the present invention, the metal composition of the metal nanowire is not particularly limited, and may be composed of one or more metals such as a noble metal element and a base metal element, but noble metals (for example, gold, platinum, silver, palladium, rhodium, (Iridium, ruthenium, osmium, etc.) and at least one metal belonging to the group consisting of iron, cobalt, copper, and tin is preferable, and at least silver is more preferable from the viewpoint of conductivity. In order to achieve both conductivity and stability (sulfurization and oxidation resistance of metal nanowires and migration resistance), it is also preferable to include silver and at least one metal belonging to a noble metal other than silver. When the metal nanowire according to the present invention includes two or more kinds of metal elements, for example, the metal composition may be different between the inside and the surface of the metal nanowire, or the entire metal nanowire has the same metal composition. May be.

本発明において、金属ナノワイヤの製造手段には特に制限はなく、例えば、液相法や気相法等の公知の手段を用いることができる。また、具体的な製造方法にも特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができる。例えば、Agナノワイヤの製造方法としては、Adv.Mater.,2002,14,833〜837;Chem.Mater.,2002,14,4736〜4745等、Auナノワイヤの製造方法としては特開2006−233252号公報等、Cuナノワイヤの製造方法としては特開2002−266007号公報等、Coナノワイヤの製造方法としては特開2004−149871号公報等を参考にすることができる。特に、上述した、Adv.Mater.及びChem.Mater.で報告されたAgナノワイヤの製造方法は、水系で簡便にAgナノワイヤを製造することができ、また銀の導電率は金属中で最大であることから、本発明において金属ナノワイヤの製造方法として好ましく適用することができる。   In the present invention, the means for producing the metal nanowire is not particularly limited, and for example, known means such as a liquid phase method and a gas phase method can be used. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in a specific manufacturing method, A well-known manufacturing method can be used. For example, as a method for producing Ag nanowires, Adv. Mater. , 2002, 14, 833-837; Chem. Mater. , 2002, 14, 4736-4745, etc. As a method for producing Co nanowires, a method for producing Au nanowires is disclosed in JP 2006-233252A, and a method for producing Cu nanowires is disclosed in JP 2002-266007 A, etc. Reference can be made to Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-149871. In particular, Adv. Mater. And Chem. Mater. The method for producing Ag nanowires reported in 1) can be easily produced in an aqueous system, and since the conductivity of silver is the highest among metals, it is preferably applied as a method for producing metal nanowires in the present invention. can do.

本発明においては、金属ナノワイヤが互いに接触し合うことにより3次元的な導電ネットワークを形成し、高い導電性を発現するとともに、金属ナノワイヤが存在しない導電ネットワークの窓部を光が透過することが可能となり、さらに、金属ナノワイヤの散乱効果によって、有機発電層部からの発電を効率的に行うことが可能となる。第1電極において金属ナノワイヤを有機発電層部に近い側に設置すれば、この散乱効果がより有効に利用できるのでより好ましい実施形態である。   In the present invention, the metal nanowires come into contact with each other to form a three-dimensional conductive network, exhibiting high conductivity, and allowing light to pass through the window of the conductive network where no metal nanowire exists. In addition, the power generation from the organic power generation layer can be efficiently performed by the scattering effect of the metal nanowires. If a metal nanowire is installed in the 1st electrode at the side close | similar to an organic electric power generation layer part, since this scattering effect can be utilized more effectively, it is more preferable embodiment.

(光学機能層)
本発明の有機光電変換素子においては、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していて良い。光学機能層としては、例えば、反射防止膜、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度発電層に入射させることができるような光拡散層などを設けても良い。
(Optical function layer)
The organic photoelectric conversion element of the present invention may have various optical function layers for the purpose of more efficient reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection film or a microlens array, or a light diffusion layer that can scatter light reflected by the cathode and enter the power generation layer again may be provided. .

反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を1.57〜1.63とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Various known antireflection layers can be provided as the antireflection layer. For example, when the transparent resin film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the refractive index of the easy adhesion layer adjacent to the film is 1.57. It is more preferable to set it to ˜1.63 because the interface reflection between the film substrate and the easy adhesion layer can be reduced and the transmittance can be improved. The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。   As the condensing layer, for example, it is processed so as to provide a structure on the microlens array on the sunlight receiving side of the support substrate, or the amount of light received from a specific direction is increased by combining with a so-called condensing sheet. Conversely, the incident angle dependency of sunlight can be reduced.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and colored, and if it is too large, the thickness becomes thick, which is not preferable.

また、光散乱層としては、各種のアンチグレア層、金属又は各種無機酸化物などのナノ粒子・ナノワイヤ等を無色透明なポリマーに分散した層などを挙げることができる。   Examples of the light scattering layer include various antiglare layers, layers in which nanoparticles or nanowires such as metals or various inorganic oxides are dispersed in a colorless and transparent polymer, and the like.

(製膜方法・表面処理方法)
〈各種の層の形成方法〉
本発明の有機光電変換素子の製造において、電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層、及び輸送層・電極の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、バルクへテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、前述の正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また塗布法は、製造速度にも優れている。
(Film forming method / Surface treatment method)
<Method for forming various layers>
In the production of the organic photoelectric conversion device of the present invention, a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed, and a method for forming a transport layer / electrode include a vapor deposition method, a coating method (cast method, spin coat method). And the like. Among these, examples of the method for forming the bulk heterojunction layer include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method). Among these, the coating method is preferable in order to increase the area of the interface where charges and electrons are separated from each other as described above and to produce a device having high photoelectric conversion efficiency. The coating method is also excellent in production speed.

この際に使用する塗布方法に制限は無いが、例えば、スピンコート法、溶液からのキャスト法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。さらには、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。   Although there is no restriction | limiting in the coating method used in this case, For example, a spin coat method, the casting method from a solution, a dip coat method, a blade coat method, a wire bar coat method, a gravure coat method, a spray coat method etc. are mentioned. Furthermore, patterning can also be performed by a printing method such as an ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, or a flexographic printing method.

塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集又は結晶化が促進され、バルクヘテロジャンクション層を適切な相分離構造とすることができる。その結果、バルクへテロジャンクション層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。   After coating, it is preferable to perform heating in order to cause removal of residual solvent, moisture and gas, and improvement of mobility and absorption longwave due to crystallization of the semiconductor material. When annealing is performed at a predetermined temperature during the manufacturing process, a part of the material is microscopically aggregated or crystallized, and the bulk heterojunction layer can have an appropriate phase separation structure. As a result, the carrier mobility of the bulk heterojunction layer is improved and high efficiency can be obtained.

発電層(バルクヘテロジャンクション層)14は、電子受容体と電子供与体とが均一に混在された単一層で構成してもよいが、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成してもよい。この場合、前述したような塗布後に不溶化できるような材料を用いることで形成することが可能となる。   The power generation layer (bulk heterojunction layer) 14 may be composed of a single layer in which an electron acceptor and an electron donor are uniformly mixed, but a plurality of layers in which the mixing ratio of the electron acceptor and the electron donor is changed. You may comprise. In this case, it can be formed by using a material that can be insolubilized after coating as described above.

〈パターニング〉
本発明において、電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
<Patterning>
In the present invention, the method and process for patterning the electrode, the power generation layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the like are not particularly limited, and known methods can be appropriately applied.

バルクへテロジャンクション層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取っても良いし、インクジェット法やスクリーン印刷等の方法を使用して塗布時に直接パターニングしても良い。   If it is a soluble material such as a bulk heterojunction layer and a transport layer, only unnecessary portions may be wiped after the entire surface application such as die coating or dip coating, or directly at the time of application using a method such as an ink jet method or screen printing. Patterning may be performed.

電極材料などの不溶性の材料の場合は、電極を真空堆積時にマスク蒸着を行い、エッチング又はリフトオフ等の公知の方法によってパターニングすることができる。また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成しても良い。   In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be subjected to mask vapor deposition at the time of vacuum deposition, and can be patterned by a known method such as etching or lift-off. Alternatively, the pattern may be formed by transferring a pattern formed on another substrate.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、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。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.

実施例1
《基材1の準備》
熱可塑性樹脂基材として、両面に易接着加工された125μmの厚さのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、テトロンO3)の基板を、170℃で30分アニール加熱処理したものを、基材1として用いた。
Example 1
<< Preparation of substrate 1 >>
As a thermoplastic resin base material, a substrate of a 125 μm thick polyester film (Tetron O3, manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.) that has been easily bonded on both sides is annealed at 170 ° C. for 30 minutes. Used as 1.

《平滑層及びブリードアウト防止層を有する基材2の作製》
上記基材1を30m/分の速度で搬送しながら、以下の形成方法により、片面にブリードアウト防止層、反対面に平滑層を形成した後、平滑層の傷つき防止のため、粘着性保護フィルムを貼合して、ロール状の基材2を得た。
<< Production of Substrate 2 Having Smooth Layer and Bleed-Out Prevention Layer >>
While forming the base material 1 at a speed of 30 m / min, after forming a bleed-out preventing layer on one side and a smooth layer on the opposite side by the following forming method, an adhesive protective film is used to prevent the smooth layer from being damaged. Were bonded to obtain a roll-shaped substrate 2.

〔ブリードアウト防止層の形成〕
上記基材1の片面に、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材(OPSTAR Z7535)を塗布、乾燥した後の平均膜厚が4.0μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、硬化条件として、1.0J/cm空気下、高圧水銀ランプ使用して、乾燥条件として80℃、3分で硬化を行い、ブリードアウト防止層を形成した。
[Formation of bleed-out prevention layer]
On one side of the substrate 1, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material (OPSTAR Z7535) manufactured by JSR Corporation was applied and applied with a wire bar so that the average film thickness after drying was 4.0 μm. Thereafter, curing was performed at 80 ° C. for 3 minutes as a drying condition using a high-pressure mercury lamp under 1.0 J / cm 2 air as a curing condition to form a bleed-out prevention layer.

〔平滑層の形成〕
次いで、上記基材1のブリードアウト防止層を形成した面とは反対側の面に、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材(OPSTAR Z7501)を塗布、乾燥した後の平均膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、乾燥条件として80℃で3分の乾燥を行った後、空気雰囲気下で、高圧水銀ランプを使用して、硬化条件として1.0J/cmで硬化を行い、平滑層を形成して、基材2を作製した。
[Formation of smooth layer]
Next, an average after applying and drying a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material (OPSTAR Z7501) manufactured by JSR Corporation on the surface of the substrate 1 opposite to the surface on which the bleed-out prevention layer is formed. After coating with a wire bar so that the film thickness becomes 4 μm, after drying at 80 ° C. for 3 minutes as a drying condition, using a high-pressure mercury lamp in an air atmosphere, a curing condition of 1.0 J / Curing was performed at cm 2 to form a smooth layer, and a substrate 2 was produced.

このときの最大断面高さRt(p)は16nmであった。なお、表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が30μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さである。   The maximum cross-sectional height Rt (p) at this time was 16 nm. The surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured by an AFM (Atomic Force Microscope) with a detector having a stylus having a minimum tip radius, and the measurement direction is determined by the stylus having a minimum tip radius. This is the average roughness of the amplitude of fine irregularities measured in a 30 μm section many times.

《ガスバリア性フィルムの作製》
下記の方法に従って、ガスバリア性フィルムである試料1〜17を作製した。
<< Production of gas barrier film >>
Samples 1 to 17 which are gas barrier films were produced according to the following method.

〔試料1の作製:本発明〕
上記作製した平滑層及びブリードアウト防止層を設けた基材2の平滑層上に、下記の方法に従ってガスバリア層を形成して、試料1を作製した。
[Preparation of Sample 1: Present Invention]
A gas barrier layer was formed according to the following method on the smooth layer of the base material 2 provided with the smooth layer and the bleed-out prevention layer prepared above, and Sample 1 was prepared.

(ガスバリア層塗布液の調製及び塗布)
パーヒドロポリシラザン(PHPS)の20質量%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)製、アクアミカ NN120−20)をガスバリア層塗布液1として用い、ワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)膜厚が、0.30μmとなるように平滑層上に塗布し、ポリシラザン塗布膜を形成した塗布試料1を作製した。
(Preparation and application of gas barrier layer coating solution)
Perhydropolysilazane (PHPS) 20% by weight dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica NN120-20) is used as the gas barrier layer coating solution 1, and the (average) film thickness after drying with a wireless bar However, it apply | coated on the smooth layer so that it might become 0.30 micrometer, and the coating sample 1 which formed the polysilazane coating film was produced.

(第一工程;乾燥処理)
得られた塗布試料1を、温度80℃、湿度3%RH(露点温度12℃)の雰囲気下で1分処理し、乾燥済の塗布試料1を得た。
(First step; drying treatment)
The obtained coated sample 1 was treated for 1 minute in an atmosphere of a temperature of 80 ° C. and a humidity of 3% RH (dew point temperature of 12 ° C.) to obtain a dried coated sample 1.

(第二工程;脱水工程)
乾燥済の塗布試料1を、さらに温度25℃、湿度10%RH(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、脱水処理を行って、脱水済の塗布試料1を得た。
(Second step; dehydration step)
The dried coated sample 1 was further held for 10 minutes in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 10% RH (dew point temperature −8 ° C.), and dehydrated to obtain a dehydrated coated sample 1.

(改質処理A)
脱水処理を行った塗布試料1を、下記の条件で改質処理Aを施し、ガスバリア層を形成して、試料1を得た。なお、改質処理時の露点温度は−8℃で実施した。
(Modification A)
The coated sample 1 subjected to the dehydration treatment was subjected to the modification treatment A under the following conditions to form a gas barrier layer, whereby a sample 1 was obtained. The dew point temperature during the reforming treatment was -8 ° C.

〈改質処理装置〉
照射装置:株式会社 エム・ディ・コム製、エキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200、波長:172nm、ランプ封入ガス:Xe
稼動ステージ上に固定した塗布試料1に対し、以下の条件で改質処理Aを施した。
<Modification processing equipment>
Irradiation device: manufactured by M.D. Com., Excimer irradiation device MODEL: MECL-M-1-200, wavelength: 172 nm, lamp-filled gas: Xe
The modified sample A was applied to the coated sample 1 fixed on the operation stage under the following conditions.

〈改質処理条件〉
エキシマ光強度:60mW/cm(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0%
エキシマ照射時間:5秒
〔試料2の作製:本発明〕
上記試料1の作製において、ガスバリア層の形成方法として改質処理Aに代えて、下記に示す改質処理Bを用いた以外は同様にして、試料2を作製した。
<Reforming treatment conditions>
Excimer light intensity: 60 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1mm
Stage heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: 1.0%
Excimer irradiation time: 5 seconds [Preparation of sample 2: the present invention]
Sample 2 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 1, except that the modification process B shown below was used instead of the modification process A as a method for forming the gas barrier layer.

(改質処理B)
試料1の作製と同様の脱水処理を行った塗布試料1を用い、下記の条件で改質処理Bを行って、ガスバリア層を形成した。改質処理時の露点温度は−8℃で実施した。
(Modification B)
Using the coated sample 1 that had been subjected to the same dehydration treatment as the preparation of the sample 1, the modification treatment B was performed under the following conditions to form a gas barrier layer. The dew point temperature during the reforming treatment was -8 ° C.

〈改質処理装置〉
照射装置:株式会社 エム・ディ・コム製エキシマ照射装置、MODEL:MECL−M−1−200、波長:172nm、ランプ封入ガス:Xe
稼動ステージ上に固定した塗布試料1に対し、以下の条件で改質処理Bを施した。
<Modification processing equipment>
Irradiation device: excimer irradiation device manufactured by M.D. Com., MODEL: MECL-M-1-200, wavelength: 172 nm, lamp gas: Xe
The modified sample B was applied to the coated sample 1 fixed on the operation stage under the following conditions.

〈改質処理条件〉
エキシマ光強度:60mW/cm(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:0.1%
エキシマ照射時間:1秒
〔試料3の作製:本発明〕
上記試料2の作製において、第二工程である脱水工程を除いた以外は同様にして、試料3を作製した。
<Reforming treatment conditions>
Excimer light intensity: 60 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1mm
Stage heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: 0.1%
Excimer irradiation time: 1 second [Preparation of sample 3: the present invention]
Sample 3 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 2, except that the dehydration step as the second step was omitted.

〔試料4の作製:本発明〕
上記試料3の作製において、ガスバリア層の形成時に、ワイヤレスバーで塗布・乾燥を行う際に、ポリシラザン塗布膜の表面に送風して乾燥を早めるとともに、表面に吹かれムラ(=表面を荒れさせること)を形成した以外は同様にして、試料4を作製した。
[Preparation of Sample 4: Present Invention]
In the preparation of Sample 3, when applying and drying with a wireless bar when forming the gas barrier layer, the air is blown to the surface of the polysilazane coating film to accelerate drying, and blown to the surface to cause unevenness (= roughening the surface) Sample 4 was prepared in the same manner except that () was formed.

〔試料5の作製:本発明〕
上記試料4の作製において、改質処理Bを、下記改質処理Cに変更した以外は同様にして、試料5を作製した。
[Preparation of Sample 5: Present Invention]
Sample 5 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 4 except that the modification process B was changed to the following modification process C.

〈改質処理C〉
上記改質処理Bに対し、波長を222nm、ランプ封入ガスをKrClに変更し、改質処理時間を10秒とした以外は同様にして、これを改質処理Cとした。
<Modification C>
In the same manner as Modification B, except that the wavelength was changed to 222 nm, the lamp-filled gas was changed to KrCl, and the modification treatment time was changed to 10 seconds.

〔試料6の作製:本発明〕
上記試料1の作製において、形成したポリシラザン塗布膜に対する改質処理として、改質処理Aに代えて、下記の大気圧プラズマ処理法である改質処理Dを施した以外は同様にして、試料6を作製した。
[Preparation of Sample 6: Present Invention]
Sample 6 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 1 except that, instead of the modification treatment A, a modification treatment D, which is the following atmospheric pressure plasma treatment method, was performed as a modification treatment for the formed polysilazane coating film. Was made.

(改質処理D)
前記試料1の作製に用いた脱水済の塗布試料1に対し、下記の条件で大気圧プラズマ処理(改質処理D)を行ってガスバリア層を形成し、試料6を得た。この際、改質処理時の基材保持温度は、120℃とした。
(Modification D)
The dehydrated coated sample 1 used for preparing Sample 1 was subjected to atmospheric pressure plasma treatment (modification treatment D) under the following conditions to form a gas barrier layer, and Sample 6 was obtained. At this time, the substrate holding temperature during the reforming treatment was 120 ° C.

ロール電極型の放電処理装置を用いて改質処理Dを実施した。ロール電極に対向する棒状電極を複数個塗布試料1の搬送方向に対し平行に設置し、各電極部に、下記の条件でガス及び電力を投入し、ポリシラザン塗布膜面に対し15秒間のプラズマ照射を行った。   The reforming treatment D was performed using a roll electrode type discharge treatment apparatus. A plurality of rod-shaped electrodes facing the roll electrode are installed in parallel with the transport direction of the coated sample 1, and gas and power are supplied to each electrode part under the following conditions, and the polysilazane coating film surface is irradiated with plasma for 15 seconds. Went.

なお、プラズマ放電処理装置の各電極を被覆する誘電体は、対向する両電極共に、セラミック溶射加工により片肉で1mm厚のアルミナを被覆したものを使用した。また、被覆後の電極間隙は、0.5mmに設定した。また誘電体を被覆した金属母材は、冷却水による冷却機能を有するステンレス製ジャケット仕様であり、放電中は冷却水による電極温度コントロールを行いながら実施した。ここで使用する電源は、応用電機製高周波電源(100kHz)、パール工業製高周波電源(13.56MHz)を使用した。   In addition, the dielectric which coat | covers each electrode of a plasma discharge processing apparatus used what coat | covered the 1-mm-thick alumina by the single side | surface by the ceramic spraying process for both the electrodes which oppose. The electrode gap after coating was set to 0.5 mm. The metal base material coated with a dielectric has a stainless steel jacket specification having a cooling function by cooling water, and was performed while controlling the electrode temperature by cooling water during discharge. As the power source used here, a high frequency power source (100 kHz) manufactured by Applied Electric and a high frequency power source (13.56 MHz) manufactured by Pearl Industry were used.

〈ガス条件〉
放電ガス:Nガス
反応ガス:酸素ガスを全ガスに対し7.0体積%
〈電力条件〉
低周波側電源電力:100kHzを6W/cm
高周波側電源電力:13.56MHzを10W/cm
〔試料7の作製:本発明〕
試料6の作製において、改質処理Dを、下記改質処理Eに変更した以外は同様にして、試料7を作製した。
<Gas conditions>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas: 7.0% by volume of oxygen gas with respect to the total gas
<Power requirements>
Low frequency side power supply power: 100 kHz, 6 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz at 10 W / cm 2
[Preparation of Sample 7: Present Invention]
Sample 7 was prepared in the same manner as Sample 6 except that the modification process D was changed to the following modification process E.

〈改質処理E〉
上記改質処理Dにおいて、プラズマ照射時間を60秒間に変更した以外は同様にして、これを改質処理Eとした。
<Modification E>
In the modification process D, the modification process E was performed in the same manner except that the plasma irradiation time was changed to 60 seconds.

〔試料8〜11の作製:本発明〕
上記試料2の作製において、第二工程(脱水工程)における脱水条件を下記の様に変更し、かつ改質処理Bにおける改質時間を3秒間に変更した(これを、改質処理Fと称す)以外は同様にして、試料8〜11を得た。
[Production of Samples 8 to 11: Present Invention]
In the preparation of the sample 2, the dehydration conditions in the second step (dehydration step) were changed as follows, and the modification time in the modification process B was changed to 3 seconds (this is referred to as the modification process F). Samples 8 to 11 were obtained in the same manner except for).

(第二工程;脱水工程条件)
試料8:温度25℃、湿度10%RH(露点温度−8℃)の雰囲気下に20分間保持
試料9:温度50℃、0.01気圧の減圧乾燥機に5分間保持
試料10:温度25℃、湿度1.0%RH(露点温度−31℃)の雰囲気下に20分間保持
試料11:温度100℃、0.001気圧の減圧乾燥機に5分間保持
〔試料12の作製:比較例〕
上記試料1の作製において、ガスバリア層の形成方法を以下の方法に変更した以外は同様にして、試料12を作製した。
(Second process: Dehydration process conditions)
Sample 8: Hold for 20 minutes in an atmosphere of temperature 25 ° C. and humidity 10% RH (dew point temperature −8 ° C.) Sample 9: Hold for 5 minutes in a vacuum dryer at 50 ° C. and 0.01 atm. , Held for 20 minutes in an atmosphere of humidity 1.0% RH (dew point temperature −31 ° C.) Sample 11: held for 5 minutes in a vacuum dryer at a temperature of 100 ° C. and 0.001 atm.
Sample 12 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 1, except that the method for forming the gas barrier layer was changed to the following method.

(ガスバリア層の形成)
特開2004−66730号公報の〔実施例〕の実施例1に記載されているガスバリア膜形成方法(CVD製膜方法)に従って、ガスバリア層を形成した。
(Formation of gas barrier layer)
A gas barrier layer was formed according to the gas barrier film forming method (CVD film forming method) described in Example 1 of JP-A-2004-66730.

〔試料13の作製:比較例〕
上記試料1の作製において、ガスバリア層の形成方法を以下の方法に変更した以外は同様にして、試料13を作製した。
[Production of Sample 13: Comparative Example]
Sample 13 was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 1, except that the method for forming the gas barrier layer was changed to the following method.

(ガスバリア層の形成)
特開2004−66730号公報の〔実施例〕の実施例2に記載されているガスバリア膜形成方法(CVD製膜方法)に従って、ガスバリア層を形成した。
(Formation of gas barrier layer)
A gas barrier layer was formed according to the gas barrier film forming method (CVD film forming method) described in Example 2 of [Example] of JP-A-2004-66730.

〔試料14の作製:比較例〕
上記試料1の作製において、第二工程(脱水処理)を省略し、改質処理Aを上記改質処理Dに変更し、更に改質時間を20秒間とした以外は同様にして、試料14を得た。
[Production of Sample 14: Comparative Example]
In the preparation of Sample 1, the second step (dehydration process) was omitted, the modification process A was changed to the modification process D, and the modification time was changed to 20 seconds. Obtained.

〔試料15の作製:比較例〕
上記試料1の作製において、第二工程(脱水処理)を省略し、ガスバリア層の改質処理Aに代えて、下記の改質処理Gに変更した以外は同様にして、試料15を作製した。なお、改質処理Gにより形成したガスバリア層の膜硬度は、全膜厚領域で均一の膜硬度(2.11GPa)である(硬度H1=硬度H2)。
[Production of Sample 15: Comparative Example]
In the preparation of Sample 1, Sample 15 was prepared in the same manner except that the second step (dehydration treatment) was omitted and the gas barrier layer modification treatment A was replaced with the following modification treatment G. The film hardness of the gas barrier layer formed by the modification process G is uniform film hardness (2.11 GPa) in the entire film thickness region (hardness H1 = hardness H2).

(改質処理G)
特開2007−237588号公報の〔実施例〕の実施例1に記載されているポリシラザン塗布膜の常圧プラズマ処理を、改質処理Gとした。
(Modification G)
The atmospheric pressure plasma treatment of the polysilazane coating film described in Example 1 of JP-A-2007-237588 is referred to as a modification treatment G.

〔試料16の作製:比較例〕
上記試料1の作製において、第二工程(脱水処理)を省略し、ガスバリア層の改質処理Aに代えて、下記の改質処理Hに変更した以外は同様にして、試料16を作製した。
[Production of Sample 16: Comparative Example]
Sample 16 was prepared in the same manner as Sample 1 except that the second step (dehydration process) was omitted and the gas barrier layer was modified in the following modified process H instead of modified process A.

(改質処理H)
特表2009−503157号公報の〔実施例〕の例2に記載されているポリシラザン塗布膜のエキシマ照射処理を、改質処理Hとした。
(Modification H)
The excimer irradiation treatment of the polysilazane coating film described in Example 2 of [Example] of JP-T-2009-503157 was designated as modification treatment H.

〔試料17の作製:比較例〕
上記試料14の作製において、改質処理Dにおけるガスバリア層の改質時間を5秒間に変更した(これを改質処理Iとする)以外は同様にして、試料17を得た。
[Preparation of Sample 17: Comparative Example]
A sample 17 was obtained in the same manner as in the preparation of the sample 14 except that the gas barrier layer modification time in the modification process D was changed to 5 seconds (this modification process I).

《ガスバリア性フィルムの特性値の測定》
〔硬度H1領域、H2領域の平均膜厚の測定〕
得られた試料1〜17のバリア層における硬度H1領域、H2領域の平均膜厚を、以下の方法で測定した。
<Measurement of characteristic values of gas barrier film>
[Measurement of average film thickness in hardness H1 region and H2 region]
The average film thickness of the hardness H1 area | region and H2 area | region in the barrier layer of the obtained samples 1-17 was measured with the following method.

(平均膜厚の測定)
上記作製した各試料を、下記FIB加工装置により超薄切片を作製した後、TEM観察を行った。このとき、試料に電子線を照射し続けることにより電子線ダメージを受ける部分とそうでない部分にコントラスト差が現れ、その領域を測定することで、改質されたA面側の硬度H2領域の平均膜厚と、改質処理されていないB面側の硬度H1領域の平均膜厚を算出した。なお、平均膜厚は、50箇所の膜厚を測定し、その算術平均値として求めた。
(Measurement of average film thickness)
Each of the prepared samples was subjected to TEM observation after an ultrathin section was prepared using the following FIB processing apparatus. At this time, by continuing to irradiate the sample with the electron beam, a contrast difference appears between the portion that is damaged by the electron beam and the portion that is not, and by measuring the region, the average of the modified hardness H2 region on the A plane side The film thickness and the average film thickness in the hardness H1 region on the B surface side that was not modified were calculated. In addition, the average film thickness was calculated | required as the arithmetic average value which measured the film thickness of 50 places.

〈FIB加工装置、条件〉
装置:SII製SMI2050
加工イオン:(Ga 30kV)
試料厚み:200nm
〈TEM観察条件〉
電子顕微鏡装置:日本電子製 JEM2000FX(加速電圧:200kV)
電子線照射時間:30秒
(ガスバリア層の硬度H1、H2の測定)
1)A面側の硬度H2の測定
上記作製した各試料のガスバリア層表面(A面)について、前述のナノインデンテーション法に従って測定した。具体的には、走査型プローブ顕微鏡(セイコーインスツルメンツ社製SPI3800N)とHysitoron社製Triboscopeを用いて、硬度H2を測定した。なお、使用圧子としてはcube corner tip(90°)を用いた。
<FIB processing equipment, conditions>
Device: SII SMI2050
Processed ions: (Ga 30 kV)
Sample thickness: 200 nm
<TEM observation conditions>
Electron microscope device: JEM2000FX (acceleration voltage: 200 kV) manufactured by JEOL
Electron beam irradiation time: 30 seconds (measurement of hardness H1 and H2 of gas barrier layer)
1) Measurement of A surface side hardness H2 The gas barrier layer surface (A surface) of each of the samples prepared above was measured according to the nanoindentation method described above. Specifically, hardness H2 was measured using a scanning probe microscope (SPI3800N manufactured by Seiko Instruments Inc.) and Triscope from Hysitoron. Note that a cube corner tip (90 °) was used as the working indenter.

2)B面側の硬度H1の測定
次いで、各試料のガスバリア層表面(A面)を、上記平均膜厚の測定情報に基づいて、硬度H2領域分を削除し、硬度H1が露出するまでスパッタによりトリミングを行った後、硬度H1領域の硬度を、上記と同様の方法で測定して硬度H1を求めた。
2) Measurement of Hardness H1 on the B Side Next, the surface of the gas barrier layer (A surface) of each sample was sputtered until the hardness H1 region was removed based on the measurement information of the average film thickness until the hardness H1 was exposed. After trimming by the above, the hardness in the hardness H1 region was measured by the same method as described above to obtain the hardness H1.

以上により得られた結果とガスバリア性フィルムの基本構成を表1に示す。   Table 1 shows the results obtained above and the basic structure of the gas barrier film.

Figure 2011143551
Figure 2011143551

《ガスバリア性フィルムの評価》
下記の方法に従って、ガスバリア性フィルムの評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier film >>
The gas barrier film was evaluated according to the following method.

(表面平滑性の評価:表面粗さの測定)
各試料の表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM、Digital Instrments社製DI3100AFM)を用いて、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が30μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均粗さ(nm)を求めた。
(Evaluation of surface smoothness: measurement of surface roughness)
The surface roughness Ra of each sample was calculated from an uneven sectional curve continuously measured with a detector having a stylus with a minimum tip radius using an atomic force microscope (AFM, DI3100AFM manufactured by Digital Instruments). With a stylus having a tip radius of, the measurement direction was measured many times within a section of 30 μm, and the average roughness (nm) related to the amplitude of fine irregularities was determined.

(水蒸気遮断性の評価)
以下の方法に従って、水蒸気透過度を測定し、下記の評価ランクに従って水蒸気遮断性を判定した。
(Evaluation of water vapor barrier properties)
The water vapor permeability was measured according to the following method, and the water vapor barrier property was determined according to the following evaluation rank.

〈真空蒸着装置〉
蒸着装置:日本電子(株)製真空蒸着装置JEE−400
恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
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)
〈水蒸気バリア性評価用セルの作製〉
各試料のガスバリア層形成面に、上記真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE−400)を用い、透明導電膜を付ける前のガスバリ性アフィルム試料の蒸着させたい部分(12mm×12mmを9箇所)以外をマスクし、金属カルシウムを蒸着させた。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、もう一つの金属蒸着源から蒸着させた。アルミニウム封止後、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下で、厚さ0.2mmの石英ガラスに封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス製、)を介してアルミニウム封止側と対面させ、紫外線を照射することで、評価用セルを作製した。また、屈曲前後のガスバリア性の変化を確認するために、上記屈曲の処理を行わなかったバリアフィルムについても同様に、水蒸気バリア性評価用セルを作製した。
<Vacuum evaporation system>
Vapor deposition apparatus: Vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular)
Water vapor-impermeable metal: Aluminum (φ3-5mm, granular)
<Production of water vapor barrier property evaluation cell>
On the gas barrier layer forming surface of each sample, the above-mentioned vacuum vapor deposition apparatus (JEOL vacuum vapor deposition apparatus JEE-400) is used to deposit a portion (12 mm × 12 mm) of a gas-barrier film sample before attaching a transparent conductive film. The portion other than the portion was masked, and metallic calcium was deposited. Thereafter, the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was deposited on the entire surface of one side of the sheet from another metal deposition source. After sealing with aluminum, the vacuum state is released, and in a dry nitrogen gas atmosphere, the silica sealing side (through Nagase Chemtex Co., Ltd.) is sealed on quartz glass with a thickness of 0.2 mm via a sealing UV curable resin (manufactured by Nagase ChemteX). An evaluation cell was produced by facing and irradiating with ultraviolet rays. In addition, in order to confirm the change in the gas barrier property before and after bending, a water vapor barrier property evaluation cell was similarly prepared for the barrier film which was not subjected to the bending treatment.

得られた両面を封止した試料を60℃、90%RHの高温高湿下で保存し、特開2005−283561号公報に記載の方法に基づき、金属カルシウムの腐蝕量からセル内に透過した水分量を計算した。   The obtained sample with both sides sealed was stored under high temperature and high humidity of 60 ° C. and 90% RH, and permeated into the cell from the corrosion amount of metallic calcium based on the method described in JP-A-2005-283561. The amount of water was calculated.

なお、ガスバリア性フィルム面から以外の水蒸気の透過が無いことを確認するために、比較試料としてバリアフィルム試料の代わりに、厚さ0.2mmの石英ガラス板を用いて金属カルシウムを蒸着した試料を、同様に60℃、90%RHの高温高湿下保存を行い、1000時間経過後でも金属カルシウム腐蝕が発生しないことを確認した。   In addition, in order to confirm that there is no permeation of water vapor other than from the gas barrier film surface, instead of the barrier film sample as a comparative sample, a sample in which metallic calcium was vapor-deposited using a quartz glass plate having a thickness of 0.2 mm was used. Similarly, it was stored under high temperature and high humidity at 60 ° C. and 90% RH, and it was confirmed that no metallic calcium corrosion occurred even after 1000 hours.

以上により得られた水分量から、以下の5段階に分類して、水蒸気遮断性を評価した。   Based on the water content obtained as described above, the water barrier property was evaluated by classifying into the following five stages.

5:水蒸気透過量が1×10−4g/m/day未満である
4:水蒸気透過量が1×10−4g/m/day以上、1×10−3g/m/day未満である
3:水蒸気透過量が1×10−3g/m/day以上、1×10−2g/m/day未満である
2:水蒸気透過量が1×10−2g/m/day以上、1×10−1g/m/day未満である
1:水蒸気透過量が1×10−1g/m/day以上である
(折曲耐性の評価)
各試料について、ガスバリア層形成面が外側になる様にして半径10mmの曲率で、180度の角度で100回の屈曲を繰り返した後、上記と同様の方法で水蒸気透過率を測定し、屈曲をしなかった試料の水蒸気透過率(上記水蒸気遮断性の評価で得られた水蒸気透過率)から、下式に従って水蒸気遮断性劣化率を測定し、下記の基準に従って折曲耐性を評価した。
5: Water vapor transmission amount is less than 1 × 10 −4 g / m 2 / day 4: Water vapor transmission amount is 1 × 10 −4 g / m 2 / day or more, 1 × 10 −3 g / m 2 / day Less than 3: The water vapor transmission rate is 1 × 10 −3 g / m 2 / day or more and less than 1 × 10 −2 g / m 2 / day 2: The water vapor transmission amount is 1 × 10 −2 g / m 2 / day or more and less than 1 × 10 −1 g / m 2 / day 1: Water vapor transmission amount is 1 × 10 −1 g / m 2 / day or more (evaluation of bending resistance)
For each sample, after bending 100 times with a radius of 10 mm and an angle of 180 degrees so that the gas barrier layer forming surface is on the outside, the water vapor transmission rate was measured by the same method as above, and the bending was performed. From the water vapor transmission rate (water vapor transmission rate obtained by the evaluation of the water vapor barrier property) of the sample that was not measured, the water vapor barrier property deterioration rate was measured according to the following formula, and the bending resistance was evaluated according to the following criteria.

水蒸気遮断性劣化率={1−〔(屈曲試験後の水蒸気遮断度(=水蒸気透過率の逆数))/屈曲なし試料の水蒸気遮断度(=水蒸気透過率の逆数)〕}×100(%)
5:水蒸気遮断性劣化率が10%未満
4:水蒸気遮断性劣化率が10%以上、20%未満
3:水蒸気遮断性劣化率が20%以上、50%未満
2:水蒸気遮断性劣化率が50%以上、70%未満
1:水蒸気遮断性劣化率が70%以上
以上により得られた各評価結果を、表2に示す。
Water vapor barrier deterioration rate = {1-[(water vapor barrier degree after bending test (= reciprocal of water vapor permeability)) / water vapor barrier degree of non-bent sample (= reciprocal of water vapor permeability)]} × 100 (%)
5: Water vapor barrier deterioration rate is less than 10% 4: Water vapor barrier deterioration rate is 10% or more and less than 20% 3: Water vapor barrier deterioration rate is 20% or more and less than 50% 2: Water vapor barrier deterioration rate is 50 % Or more, less than 70% 1: Table 2 shows each evaluation result obtained when the steam barrier property deterioration rate is 70% or more.

Figure 2011143551
Figure 2011143551

表2に示した結果から明らかなように、本発明の試料1〜11は、比較例に対し、表面平滑性、水蒸気遮断性及び折曲耐性に優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2, it can be seen that Samples 1 to 11 of the present invention are superior in surface smoothness, water vapor barrier property and bending resistance to the comparative example.

実施例2
《有機光電変換素子の作製》
実施例1で作製した試料1〜17に、それぞれインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を150nm堆積したもの(シート抵抗10Ω/□)を作製した後、通常のフォトリソグラフィ技術と湿式エッチングとを用いて2mm幅にパターニングして第1の電極を形成した。次いで、パターン形成した第1の電極を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄した後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 2
<< Production of organic photoelectric conversion element >>
Samples 1 to 17 prepared in Example 1 were prepared by depositing 150 nm of indium tin oxide (ITO) transparent conductive films (sheet resistance 10 Ω / □), and then normal photolithography technology and wet etching were performed. The first electrode was formed by patterning to a width of 2 mm using Next, the patterned first electrode is cleaned in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, then dried with nitrogen blow, and finally subjected to ultraviolet ozone cleaning. It was.

この透明基板上に、導電性高分子であるBaytron P4083(スタルクヴィテック社製)を平均膜厚が30nmになるように塗布乾燥した後、150℃で30分間熱処理させて、正孔輸送層を製膜した。   On this transparent substrate, Baytron P4083 (manufactured by Starck Vitec), which is a conductive polymer, was applied and dried so that the average film thickness was 30 nm, and then heat treated at 150 ° C. for 30 minutes to form a hole transport layer. A film was formed.

これ以降は、基板を窒素チャンバー中に持ち込み、窒素雰囲気下で下記の操作を行った。   Thereafter, the substrate was brought into a nitrogen chamber and the following operation was performed in a nitrogen atmosphere.

はじめに、窒素雰囲気下で上記基板を150℃で10分間加熱処理した。次に、クロロベンゼンにP3HT(プレクトロニクス社製:レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン)とPCBM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C61−ブチリックアシッドメチルエステル)を3.0質量%になるように1:0.8で混合した液を調製し、フィルタでろ過しながら(平均)膜厚が100nmになるように塗布を行い、室温で放置して乾燥させた。次いで、150℃で15分間の加熱処理を行い、光電変換層を製膜した。 First, the substrate was heat-treated at 150 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. Next, P3HT in chlorobenzene (plectrovirus Toro Nix Co., Ltd. regioregular poly-3-hexylthiophene) and PCBM (manufactured by Frontier Carbon Corporation: 6,6-phenyl -C 61 - butyric acid methyl ester) and 3.0 wt% Then, a liquid mixed at 1: 0.8 was prepared so that the film thickness was 100 nm and the film was filtered (filtered), and allowed to dry at room temperature. Subsequently, the heat processing for 15 minutes were performed at 150 degreeC, and the photoelectric converting layer was formed into a film.

次に、上記一連の機能層を製膜した基板を真空蒸着装置チャンバー内に移動し、1×10−4Pa以下にまで真空蒸着装置内を減圧した後、蒸着速度0.01nm/秒でフッ化リチウムを0.6nm積層し、更に続けて、2mm幅のシャドウマスクを通して(受光部が2×2mmに成るように直行させて蒸着)、蒸着速度0.2nm/秒でAlメタルを100nm積層することで第2の電極を形成した。 Next, the substrate on which the series of functional layers is formed is moved into the vacuum deposition apparatus chamber, the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to 1 × 10 −4 Pa or less, and then the substrate is fed at a deposition rate of 0.01 nm / second. Next, 0.6 nm of lithium fluoride is stacked, and then 100 nm of Al metal is stacked at a deposition rate of 0.2 nm / sec through a shadow mask having a width of 2 mm (vaporization is performed so that the light receiving portion is 2 × 2 mm). Thus, the second electrode was formed.

得られた有機光電変換素子を窒素チャンバーに移動し、封止用キャップとUV硬化樹脂を用いて封止を行って、受光部が2×2mmサイズの各有機光電変換素子を作製した。   The obtained organic photoelectric conversion element was moved to a nitrogen chamber and sealed using a sealing cap and a UV curable resin, and each organic photoelectric conversion element having a light receiving portion of 2 × 2 mm size was produced.

(有機光電変換素子の封止)
窒素ガス(不活性ガス)によりパージされた環境下で、実施例1で作製したガスバリア性フィルムである試料1〜17の2枚を用い、ガスバリア層を設けた面に、シール材としてエポキシ系光硬化型接着剤を塗布した。上述した方法によって得られた試料1〜17に対応する有機光電変換素子を、上記接着剤を塗布した二枚のガスバリアフィルム試料1〜9の接着剤塗布面の間に挟み込んで密着させた後、片側の基板側からUV光を照射して硬化させ、有機光電変換素子1〜17とした。
(Sealing of organic photoelectric conversion elements)
In an environment purged with nitrogen gas (inert gas), two samples, samples 1 to 17, which are gas barrier films produced in Example 1, were used, and epoxy-based light was used as a sealing material on the surface provided with the gas barrier layer. A curable adhesive was applied. After sandwiching the organic photoelectric conversion elements corresponding to the samples 1 to 17 obtained by the method described above between the adhesive application surfaces of the two gas barrier film samples 1 to 9 coated with the adhesive, The organic photoelectric conversion elements 1 to 17 were cured by irradiating UV light from one substrate side.

《有機光電変換素子の評価》
上記作製した各有機光電変換素子について、下記の方法に従って耐久性の評価を行った。
<< Evaluation of organic photoelectric conversion element >>
About each produced said organic photoelectric conversion element, durability was evaluated in accordance with the following method.

〔耐久性の評価〕
上記作製した各有機光電変換素子に、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)の100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を4.0mmにしたマスクを受光部に重ね、IV特性を評価することで、短絡電流密度Jsc(mA/cm)、開放電圧Voc(V)及びフィルファクターFF(%)を、同有機光電変換素子上に形成した4箇所の受光部をそれぞれ測定し、下記式1に従って求めたエネルギー変換効率PCE(%)の4点平均値を見積もった。
[Evaluation of durability]
Each organic photoelectric conversion device prepared above, was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 solar simulator (AM1.5G filter), a superposed mask in which the effective area 4.0 mm 2 on the light receiving portion, the IV characteristics By evaluating the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), the open circuit voltage Voc (V) and the fill factor FF (%), the four light receiving portions formed on the organic photoelectric conversion element were measured, A four-point average value of energy conversion efficiency PCE (%) obtained according to the following formula 1 was estimated.

式1
PCE(%)=〔Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF(%)〕/100mW/cm
初期電池特性としての変換効率PCE1を測定し、次いで、温度55℃、湿度85%RH環境下で1000時間保存した加速試験後の変換効率PCE2を測定し、下式より変換効率残存率(%)を求め、下記の評価ランクに従って耐久性の評価を行った。
Formula 1
PCE (%) = [Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF (%)] / 100 mW / cm 2
Measure the conversion efficiency PCE1 as the initial battery characteristics, then measure the conversion efficiency PCE2 after the accelerated test stored at a temperature of 55 ° C. and a humidity of 85% RH for 1000 hours. The durability was evaluated according to the following evaluation rank.

変換効率残存率(%)=(加速試験後の変換効率PCE2/初期の変換効率PCE1)×100
5:変換効率残存率が、90%以上である
4:変換効率残存率が、80%以上、90%未満である
3:変換効率残存率が、50%以上、80%未満である
2:変換効率残存率が、30%以上、50%未満である
1:変換効率残存率が、30%未満である
以上により得られた結果を、表3に示す。
Conversion efficiency remaining rate (%) = (conversion efficiency after acceleration test PCE2 / initial conversion efficiency PCE1) × 100
5: The conversion efficiency remaining rate is 90% or more 4: The conversion efficiency remaining rate is 80% or more and less than 90% 3: The conversion efficiency remaining rate is 50% or more and less than 80% 2: Conversion The efficiency remaining rate is 30% or more and less than 50% 1: The conversion efficiency remaining rate is less than 30% Table 3 shows the results obtained.

Figure 2011143551
Figure 2011143551

表3に示した結果から明らかなように、本発明のガスバリア性フィルムを用いて作製した有機光電変換素子は、比較例に対し、過酷な環境下でも性能劣化が少なく、耐久性に優れ散ることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 3, the organic photoelectric conversion device produced using the gas barrier film of the present invention has less performance deterioration even in a harsh environment and superior durability compared to the comparative example. I understand.

10 バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子
11 基板
12 透明電極
13 対極
14 光電変換部(バルクヘテロジャンクション層)
14p p層
14i i層
14n n層
14′ 第1の光電変換部
15 電荷再結合層
16 第2の光電変換部
17 正孔輸送層
18 電子輸送層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 11 Substrate 12 Transparent electrode 13 Counter electrode 14 Photoelectric conversion part (bulk hetero junction layer)
14p p layer 14i i layer 14n n layer 14 'first photoelectric conversion unit 15 charge recombination layer 16 second photoelectric conversion unit 17 hole transport layer 18 electron transport layer

Claims (5)

基材の少なくとも片面に、珪素と酸素を含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムにおいて、該ガスバリア層の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であることを特徴とするガスバリア性フィルム。   In a gas barrier film having a gas barrier layer containing silicon and oxygen on at least one surface of the substrate, the hardness measured by the nanoindentation method on the substrate surface side (B surface) of the gas barrier layer is H1, and the opposite surface side ( When the hardness of surface A) is H2, the hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less, and the hardness H2 of the surface A is 2.0 GPa or more. Gas barrier film. 前記ガスバリア層の前記A面の表面粗さ(Ra)が、2.0nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the surface roughness (Ra) of the A surface of the gas barrier layer is 2.0 nm or less. 基材の少なくとも片面に、ポリシラザン含有液を塗布してポリシラザン塗布膜を形成した後、真空紫外線による照射処理を施して、該ポリシラザン塗布膜の基材面側(B面)のナノインデンテーション法で測定した硬度をH1とし、反対面側(A面)の硬度をH2としたとき、その硬度比(H2/H1)が、1.5以上、10.0以下であり、かつ該A面の硬度H2が2.0GPa以上であるガスバリア層を形成するガスバリア性フィルムの製造方法であって、該真空紫外線の照射処理前または照射処理中に、該ポリシラザン塗布膜を脱水する脱水工程を有することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。   After applying a polysilazane-containing liquid to at least one surface of the base material to form a polysilazane coating film, irradiation with vacuum ultraviolet rays is performed, and the base surface side (B surface) of the polysilazane coating film is subjected to nanoindentation. The hardness ratio (H2 / H1) is 1.5 or more and 10.0 or less when the measured hardness is H1 and the hardness on the opposite surface side (A surface) is H2, and the hardness of the A surface A method for producing a gas barrier film for forming a gas barrier layer having H2 of 2.0 GPa or more, comprising a dehydration step of dehydrating the polysilazane coating film before or during the irradiation with vacuum ultraviolet rays. A method for producing a gas barrier film. 前記真空紫外線による照射処理で用いる照射光源が、180nm以下の波長成分を有することを特徴とする請求項3に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 3, wherein the irradiation light source used in the irradiation treatment with vacuum ultraviolet rays has a wavelength component of 180 nm or less. 請求項1または2に記載のガスバリア性フィルムを用いたことを特徴とする有機光電変換素子。   An organic photoelectric conversion element using the gas barrier film according to claim 1.
JP2010003780A 2010-01-12 2010-01-12 Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element Pending JP2011143551A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010003780A JP2011143551A (en) 2010-01-12 2010-01-12 Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010003780A JP2011143551A (en) 2010-01-12 2010-01-12 Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011143551A true JP2011143551A (en) 2011-07-28

Family

ID=44458856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010003780A Pending JP2011143551A (en) 2010-01-12 2010-01-12 Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011143551A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012032907A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 リンテック株式会社 Adhesive sheet and electronic device
JP2014201032A (en) * 2013-04-08 2014-10-27 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing the same
JP2014529664A (en) * 2011-09-01 2014-11-13 スリーエム イノベイティブプロパティズカンパニー Method for producing at least partially cured layer
JPWO2013031687A1 (en) * 2011-08-31 2015-03-23 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film, method for producing the same, and substrate for electronic device using the same
WO2017099239A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing same
WO2018123724A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-05 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing gas barrier film

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012032907A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 リンテック株式会社 Adhesive sheet and electronic device
JPWO2013031687A1 (en) * 2011-08-31 2015-03-23 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film, method for producing the same, and substrate for electronic device using the same
JP2014529664A (en) * 2011-09-01 2014-11-13 スリーエム イノベイティブプロパティズカンパニー Method for producing at least partially cured layer
JP2014201032A (en) * 2013-04-08 2014-10-27 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing the same
WO2017099239A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing same
JPWO2017099239A1 (en) * 2015-12-11 2018-10-04 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing the same
WO2018123724A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-05 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing gas barrier film
CN110114213A (en) * 2016-12-28 2019-08-09 柯尼卡美能达株式会社 The manufacturing method of gas barrier film and gas barrier film
JPWO2018123724A1 (en) * 2016-12-28 2019-10-31 コニカミノルタ株式会社 GAS BARRIER FILM AND METHOD FOR PRODUCING GAS BARRIER FILM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6041039B2 (en) GAS BARRIER FILM, METHOD FOR PRODUCING GAS BARRIER FILM, AND ELECTRONIC DEVICE
JP5585267B2 (en) Gas barrier film, method for producing the same, and organic photoelectric conversion element using the same
JP5447022B2 (en) Gas barrier film, production method thereof, and organic photoelectric conversion element using the gas barrier film
JP5853954B2 (en) Method for producing gas barrier film
JP5659477B2 (en) Barrier film, manufacturing method thereof, and organic photoelectric conversion element
JP5515847B2 (en) Method for producing gas barrier film
JP6237752B2 (en) Gas barrier film, method for producing the same, organic photoelectric conversion device and organic electroluminescence device using the same
JP5712509B2 (en) Barrier film manufacturing method
JP5691457B2 (en) Gas barrier film and method for producing gas barrier film
JP5609885B2 (en) Gas barrier film, method for producing gas barrier film, organic photoelectric conversion element having the gas barrier film, and solar cell having the organic photoelectric conversion element
JP5516582B2 (en) Barrier film, organic photoelectric conversion element and method for producing barrier film
JP2011143551A (en) Gas barrier film, method of manufacturing the same and organic photoelectric conversion element
JP5585592B2 (en) Gas barrier film, method for producing gas barrier film, organic photoelectric conversion element having gas barrier film, and solar cell having the element
JP2011036779A (en) Method of manufacturing gas barrier film and organic photoelectric conversion element
JP5975142B2 (en) Gas barrier film, method for producing the same, and organic photoelectric conversion element using the same
JP5736644B2 (en) Gas barrier film, method for producing the same, and organic photoelectric conversion element using the same
JP5696667B2 (en) Organic photoelectric conversion element
JP5861376B2 (en) Gas barrier film, method for producing gas barrier film, and electronic device having gas barrier film
JP2011073417A (en) Barrier film, method of producing barrier film, and organic photoelectric conversion element
JP5888314B2 (en) Gas barrier film and electronic device using the gas barrier film
JP5487894B2 (en) Gas barrier film and organic photoelectric conversion element
JP5578270B2 (en) Gas barrier film, production method thereof, and organic photoelectric conversion element using the gas barrier film