JP2012000599A - Barrier film and method of manufacturing the same, organic electronic device, and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an organic electronic device giving an organic electronic device with high suitability for production step and high barrier performance and excellent in durability, and to provide the organic electronic device obtained by the method.SOLUTION: There is provided a barrier film characterized in that a boiling point of an amine compound contained in a coating liquid used on a side closer to a base material is higher than a boiling point of an amine compound contained in a coating liquid used on a side further from the base material when the coating liquid containing a polysilazane compound and amine compound is applied on the base material 1 substantially without water vapor barrier performance, dried, and then, irradiated with a vacuum ultraviolet light to form at least two layers 2, 3 or more water vapor barrier layers including a silicon compound. Furthermore, there are provided a method for manufacturing the same, and moreover, the organic electronic device and the method of manufacturing the same.

Description

本発明は、バリアフィルム及びその製造方法、有機電子デバイス及びその製造方法に関し、更に詳しくは、電子デバイス等のパッケージ、または有機EL素子や太陽電池、液晶等のプラスチック基板と言ったディスプレイ材料に用いられるバリアフィルム、バリアフィルムの製造方法、バリア性フィルムを用いた有機電子デバイスに関する。   The present invention relates to a barrier film and a manufacturing method thereof, an organic electronic device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention is used for a display material such as a package of an electronic device or a plastic substrate such as an organic EL element, a solar battery, and a liquid crystal. The present invention relates to a barrier film, a barrier film manufacturing method, and an organic electronic device using the barrier film.

太陽電池、有機EL素子などの有機電子デバイスは、光と電気との変換機能など各種機能を有する有機機能層を有しているが、有機機能層は酸素、水などの各種ガスによる性能劣化を生じやすく、ガスバリアフィルム(以下、バリアフィルムと記載)などを用い、有機機能層と有害なガスとの接触を避けるように構成されている。   Organic electronic devices such as solar cells and organic EL elements have an organic functional layer that has various functions such as a conversion function between light and electricity, but the organic functional layer is subject to performance degradation due to various gases such as oxygen and water. The gas barrier film (hereinafter referred to as “barrier film”) or the like is used, and is configured to avoid contact between the organic functional layer and harmful gas.

一般的に、バリアフィルムとしては、プラスチック基材等のフィルム基材の表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物の薄膜を形成したバリアフィルムが知られており、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用途や、食品や工業用品およ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。そして、これらのバリアフィルムは、上記包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、有機EL(エレクトロルミネッセン)素子などにも使用されている。   In general, a barrier film in which a thin film of a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a film substrate such as a plastic substrate is known as a barrier film, such as water vapor or oxygen. It is widely used for packaging of articles that need to block various types of gases, and for packaging of foods, industrial goods, pharmaceuticals, and the like. And these barrier films are used also for a liquid crystal display element, a solar cell, an organic EL (electroluminescence) element, etc. besides the said packaging use.

無機バリア層を形成する方法としては、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)に代表される有機珪素化合物を用いて減圧下の酸素プラズマで酸化しながら基板上に成膜する化学堆積法(プラズマCVD)や半導体レーザーを用いて金属Siを蒸発させ酸素の存在下で基板上に堆積するスパッタ法が知られている。   As a method for forming the inorganic barrier layer, for example, a chemical deposition method (plasma CVD) in which an organic silicon compound typified by TEOS (tetraethoxysilane) is used to form a film on a substrate while being oxidized with oxygen plasma under reduced pressure. Also known is a sputtering method in which metal Si is evaporated using a semiconductor laser and deposited on a substrate in the presence of oxygen.

これらの方法は正確な組成の薄膜を基板上に形成できるためSiOをはじめとする金属酸化物薄膜の形成に好ましく使われてきたが、減圧下での成膜となるため、減圧および大気開放に時間を要する、連続生産が難しい、設備が大型化するなど著しく生産性が悪かった。 Since these methods can form a thin film with an accurate composition on a substrate, they have been preferably used for the formation of metal oxide thin films including SiO 2. It took a lot of time, and continuous production was difficult, and the equipment was enlarged.

これらの問題を解決するため、生産性の向上を目的に、珪素含有化合物を塗布し、その塗膜を改質することで酸化ケイ素薄膜を形成する方法、および同じCVD法でも大気圧下でプラズマを発生し大気圧下で成膜する試みが行われており、バリアフィルムにおいても検討されている。   In order to solve these problems, for the purpose of improving productivity, a silicon-containing compound is applied, a method of forming a silicon oxide thin film by modifying the coating film, and plasma under atmospheric pressure even in the same CVD method Attempts to form films under atmospheric pressure have been made, and are being studied for barrier films.

一般的に溶液プロセスで作製可能な酸化ケイ素膜としては、アルコキシド化合物を原料として、ゾル−ゲル法と呼ばれる方法で形成する技術が知られている。このゾル−ゲル法は一般的に高温に加熱する必要があり、さらに脱水縮合反応の過程で大きな体積収縮が起こり、膜中に多数の欠陥が生じる。   As a silicon oxide film that can be generally produced by a solution process, a technique of forming an alkoxide compound as a raw material by a method called a sol-gel method is known. This sol-gel method generally requires heating to a high temperature, and further, a large volume shrinkage occurs in the course of the dehydration condensation reaction, resulting in a large number of defects in the film.

これを防ぐために原料溶液に酸化物の形成に直接関与しない有機物などを混合する手法なども見いだされてはいるが、これらの有機物が膜中に残存することによって膜全体のバリア性の低下が生ずる。   In order to prevent this, a technique of mixing organic substances that do not directly participate in the formation of oxides into the raw material solution has been found. However, when these organic substances remain in the film, the barrier property of the entire film is lowered. .

これらのことから、ゾル−ゲル法で作製する酸化膜をそのまま有機電子デバイスに適用することは困難であった。   For these reasons, it has been difficult to directly apply an oxide film produced by a sol-gel method to an organic electronic device.

その他の方法としては原料にシラザン構造(Si−N)を基本構造とするシラザン化合物を用いて酸化ケイ素を作製することが提案されており、この場合の反応は脱水縮重合ではなく窒素から酸素への直接的な置換反応であるため、反応前後の質量収率が80%から100%以上と大きく、体積収縮による膜中欠陥が少ない緻密な膜が得られることが知られている。   As another method, it has been proposed to produce silicon oxide using a silazane compound having a basic structure of silazane structure (Si-N) as a raw material. In this case, the reaction is not from dehydration condensation polymerization but from nitrogen to oxygen. Since this is a direct substitution reaction, it is known that a dense film having a mass yield before and after the reaction of 80% to 100% or more and few defects in the film due to volume shrinkage can be obtained.

しかしながら、シラザン化合物の置換反応による酸化ケイ素薄膜の作製には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に適応することは不可能であった。   However, production of a silicon oxide thin film by substitution reaction of a silazane compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, and it was impossible to adapt to a flexible substrate such as plastic.

このような問題の解決の手段として、ポリシラザンの塗膜に真空紫外線照射を施すことにより、シリカ被膜の形成時における加熱温度を低下し、また加熱時間を短縮できることが知られている(特許文献1参照)。   As a means for solving such a problem, it is known that the heating temperature at the time of forming the silica coating can be lowered and the heating time can be shortened by subjecting the polysilazane coating to vacuum ultraviolet irradiation (Patent Document 1). reference).

しかしながら、シリカ膜を形成するのに要する真空紫外光のエネルギー量が多量に必要であり、しかもJIS K−7129における水蒸気透過度は高々0.01g/m/day未満であり、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)基板などには、その性能や寿命が低下するという問題があり各種電子デバイスの耐久性を確保できるのに十分なバリア性を得ることが出来なかった。 However, a large amount of energy of vacuum ultraviolet light required to form the silica film is required, and the water vapor transmission rate in JIS K-7129 is less than 0.01 g / m 2 / day at most, Solar cells, organic electroluminescence (EL) substrates, and the like have a problem that their performance and life are reduced, and it has not been possible to obtain sufficient barrier properties to ensure the durability of various electronic devices.

このようなシリカ膜を形成するのに要する真空紫外光のエネルギー量を下げられる技術としては、ポリシラザン化合物塗布液中に有機または無機の触媒を添加する技術が知られている。(特許文献2参照)。   As a technique for reducing the amount of energy of vacuum ultraviolet light required to form such a silica film, a technique for adding an organic or inorganic catalyst to a polysilazane compound coating solution is known. (See Patent Document 2).

しかしながら、このような触媒は、無機物の場合はシリカ膜中に残存することで、緻密な構造で、高いバリア性を有する層を形成することは困難となる、また揮発性の高い有機系の触媒を添加した場合には、塗布、乾燥工程で塗布溶媒と一緒に揮発しやすく、十分な反応促進効果が得られなかった。   However, in the case of an inorganic substance, such a catalyst remains in the silica film, so that it is difficult to form a layer having a dense structure and a high barrier property, and an organic catalyst having a high volatility. In the case where is added, it tends to volatilize together with the coating solvent in the coating and drying steps, and a sufficient reaction promoting effect cannot be obtained.

また、上述の技術のようにバリア性の高いバリアフィルムを得るためには、複数のバリア層を形成することが有効であるが、一方、真空紫外光を用いたポリシラザンによるシリカ薄膜の形成は、真空紫外光の波長の短さのゆえ、雰囲気中の酸素を活性化し、ポリシラザン膜の紫外光が照射される表面側から反応が進行することが知られている。(非特許文献1参照)。   Moreover, in order to obtain a barrier film having a high barrier property as described above, it is effective to form a plurality of barrier layers. On the other hand, formation of a silica thin film with polysilazane using vacuum ultraviolet light It is known that because of the short wavelength of vacuum ultraviolet light, oxygen in the atmosphere is activated and the reaction proceeds from the surface side of the polysilazane film irradiated with ultraviolet light. (Refer nonpatent literature 1).

そのため、複数のバリア層を形成した場合、上層側のポリシラザンのエキシマ改質層の内部側に、バリ製を有する層に挟まれた、シリカ膜へ十分改質が進んでいない領域が残留することが本発明者らの検討によって判明した。   Therefore, when a plurality of barrier layers are formed, a region that is not sufficiently modified into a silica film, which is sandwiched between layers having burr, remains inside the excimer modified layer of polysilazane on the upper layer side. However, it became clear by examination of the present inventors.

このような上層側の低改質領域は、長期保存や加熱により改質反応が追加的に進行したり、高温にさらされた場合には、ポリシラザンから分解生成するアンモニアガスなどの揮発性成分が気化することで、バリア層が部分的に破壊されて、バリア性を低下すると考えられている。   In such a low reforming region on the upper layer side, a volatile component such as ammonia gas decomposed and produced from polysilazane is produced when the reforming reaction proceeds further by long-term storage or heating, or when exposed to a high temperature. It is believed that by vaporizing, the barrier layer is partially destroyed and the barrier property is lowered.

その反面、バリア性を実質的に有していない基材に直接塗布、真空紫外照射してポリシラザン膜からシリカ膜へ改質された下層の場合は、低改質領域から発生する揮発性成分が存在しても、バリア性を有さない基材表面側に拡散することで容易に除去される。   On the other hand, in the case of a lower layer that is directly applied to a substrate that does not substantially have barrier properties and is modified from a polysilazane film to a silica film by irradiation with vacuum ultraviolet rays, volatile components generated from the low-modified region are Even if it exists, it is easily removed by diffusing to the substrate surface side that does not have barrier properties.

特開2009−255040号公報JP 2009-255040 A 特表2009−503157号公報Special table 2009-503157

日本セラミックス協会学術論文誌:(2004),112号,;599〜603頁Journal of the Ceramic Society of Japan: (2004), 112, 599-603

本発明の目的は、生産工程適性が高く、高いバリア性能を有し耐久性に優れる有機電子デバイスを与える有機電子デバイスの製造方法、それにより得られた有機電子デバイスを提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the organic electronic device which gives the organic electronic device which has high production process suitability, high barrier performance, and is excellent in durability, and the organic electronic device obtained by it.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.実質的に水蒸気バリア性を有さない基材上に、ポリシラザン化合物とアミン化合物を含有する塗布液を塗布、乾燥後に真空紫外光を照射することによりケイ素化合物からなる水蒸気バリア層を少なくとも2層以上形成する際、該基材に近い側に用いる塗布液が含有するアミン化合物の沸点が、該基材から遠い側に用いる塗布液が含有するアミン化合物の沸点よりも高いことを特徴とするバリアフィルムの製造方法。   1. A coating solution containing a polysilazane compound and an amine compound is coated on a substrate that does not substantially have a water vapor barrier property, and at least two or more water vapor barrier layers composed of a silicon compound are irradiated by irradiating vacuum ultraviolet light after drying. When forming, a barrier film characterized in that the boiling point of the amine compound contained in the coating solution used on the side closer to the substrate is higher than the boiling point of the amine compound contained in the coating solution used on the side far from the substrate. Manufacturing method.

2.前記アミン化合物の沸点が、塗布溶媒の沸点よりも高いアミン化合物であることを特徴とする前記1に記載のバリアフィルムの製造方法。但し、該アミン化合物の沸点は、アミン化合物を2種以上用いる場合は、用いたアミン化合物の中で最低沸点を示すアミン化合物の沸点を該アミン化合物の沸点とする。   2. 2. The method for producing a barrier film according to 1 above, wherein the amine compound has a higher boiling point than that of the coating solvent. However, regarding the boiling point of the amine compound, when two or more amine compounds are used, the boiling point of the amine compound showing the lowest boiling point among the amine compounds used is the boiling point of the amine compound.

3.前記1又は2に記載のバリアフィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするバリアフィルム。   3. A barrier film manufactured by the method for manufacturing a barrier film according to 1 or 2 above.

4.前記3に記載のバリアフィルムを用いて、接着剤を介して有機光電変換素子を封止することを特徴とする有機電子デバイスの製造方法。   4). 4. A method for producing an organic electronic device, comprising: sealing an organic photoelectric conversion element through an adhesive using the barrier film described in 3 above.

5.前記4に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする有機電子デバイス。   5. 5. An organic electronic device manufactured by the manufacturing method described in 4 above.

本発明により、高いバリア性能を有するバリアフィルム、耐久性に優れる有機電子デバイスを与える有機電子デバイスの製造方法、それにより得られた有機電子デバイスが提供できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a barrier film having high barrier performance, a method for producing an organic electronic device that provides an organic electronic device having excellent durability, and an organic electronic device obtained thereby can be provided.

本発明に係るバリアフィルムの断面図である。It is sectional drawing of the barrier film which concerns on this invention.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明に係るバリアフィルムの断面図であって、a)は、基材1の上に、バリア層2、3を2層有する構成を示す。b)は、基材1の両面に平滑層4とブリードアウト防止層5を有し、平滑層4の上に、バリア層2、3を2層有する構成を示す。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a barrier film according to the present invention, in which a) shows a structure having two barrier layers 2 and 3 on a substrate 1. b) shows a configuration in which the smooth layer 4 and the bleed-out preventing layer 5 are provided on both surfaces of the substrate 1, and two barrier layers 2 and 3 are provided on the smooth layer 4.

(バリア層形成工程)
(バリアフィルム)
本発明に係るバリアフィルムは、基材上にバリア層を有する。本発明におけるバリアフィルムは、酸素および/または水蒸気ガスの透過を抑制する機能を有するものをいう。JIS K7129 B法、及びASTM F1249−90に示された測定方法に準じた、MOCON社の水蒸気透過度測定装置を用い、40℃×90%RHの条件で測定した場合の水蒸気透過率が、1×10−2g/m・日未満である層をいう。
(Barrier layer forming process)
(Barrier film)
The barrier film according to the present invention has a barrier layer on a substrate. The barrier film in the present invention refers to a film having a function of suppressing permeation of oxygen and / or water vapor gas. Using a water vapor permeability measuring device manufactured by MOCON in accordance with the measurement method shown in JIS K7129 B method and ASTM F1249-90, the water vapor transmission rate when measured under the condition of 40 ° C. × 90% RH is 1 × refers to a layer of less than 10 -2 g / m 2 · day.

具体的な測定方法としては、JIS K7129 B法(赤外センサー法)及びASTM F1249−90に示されたモコン法と呼ばれる等圧法や、特開2006−250816号に記載のCa腐食法や特開2009−257994号に記載の様に、吸湿による色差の変化を検出する方法等があげられる。   Specific measurement methods include the JIS K7129 B method (infrared sensor method) and the isobaric method called the Mocon method shown in ASTM F1249-90, the Ca corrosion method described in JP-A-2006-250816, and As described in 2009-257994, there is a method of detecting a change in color difference due to moisture absorption.

また酸素透過率は、JIS K 7126(B法)に準拠して測定した。雰囲気温度23℃、湿度75%で測定した。測定には酸素透過率測定装置(米国モコン社製「MOCON OX−TRAN」)を用いた測定値が、5×10−2ml/m・day以下である層をいう。 The oxygen permeability was measured according to JIS K 7126 (Method B). Measurement was performed at an ambient temperature of 23 ° C. and a humidity of 75%. The measurement uses an oxygen permeability measuring device (“MOCON OX-TRAN” manufactured by Mocon, USA) and refers to a layer having a measured value of 5 × 10 −2 ml / m 2 · day or less.

(基材)
本発明に用いられる実質的に水蒸気バリア性を有さない基材は、後述するバリア層を保持することができる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。
(Base material)
The base material having substantially no water vapor barrier property used in the present invention is not particularly limited as long as it is formed of a material capable of holding a barrier layer described later.

実質的に水蒸気バリア性を有さないとは、モコン法を用い、測定はMOCON社製PERMATRAN−W3/33を用いて、JIS規格のK7129法(温度40℃、湿度90%RH)に基づいて測定した水蒸気透過率が、いずれもモコン法の測定で0.5g/m/day以上であることで定義される。本発明に用いられる実質的に水蒸気バリア性を有さない基材は、後述の樹脂フィルム単体でもよく、また、アンカーコート層、平滑層、ブリードアウト防止層などの各種機能層を積層したものも好ましく用いられる。 It has substantially no water vapor barrier property using the Mocon method, and the measurement is based on JIS standard K7129 method (temperature 40 ° C., humidity 90% RH) using PERMATRAN-W3 / 33 manufactured by MOCON. The measured water vapor transmission rate is defined as 0.5 g / m 2 / day or more as measured by the Mocon method. The substrate having substantially no water vapor barrier property used in the present invention may be a resin film as described later, or a laminate of various functional layers such as an anchor coat layer, a smooth layer, and a bleed out prevention layer. Preferably used.

基材単体の水蒸気バリア性が0.01g/m/dayよりも下回るものを用いると、後述のように、基材と接するバリア層の低改質領域のアミン化合物の拡散除去が阻害されて、長期保存性、耐熱性を低下させてしまう。 If the substrate has a water vapor barrier property of less than 0.01 g / m 2 / day, diffusion removal of the amine compound in the low-modified region of the barrier layer in contact with the substrate is inhibited, as described later. , Long-term storage and heat resistance will be reduced.

(樹脂フィルム)
樹脂フィルム材料としては、例えばポリアクリル酸エステル、ポリ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樹脂からなるフィルム、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。
(Resin film)
Examples of the resin film material include polyacrylate, polymethacrylate, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyarylate, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), nylon (Ny), aromatic polyamide, polyetheretherketone, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide film, organic-inorganic hybrid structure Heat-resistant transparent film (product name Sila-DEC, manufactured by Chisso Corporation) having silsesquioxane having a basic skeleton as well as a resin film obtained by laminating two or more layers of the above resin It can be.

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)等が好ましく用いられる。   From the viewpoint of cost and availability, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) and the like are preferably used.

また光学的透明性、耐熱性、無機層、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樹脂フィルムを好ましく用いることができる。   Further, in terms of optical transparency, heat resistance, adhesion to the inorganic layer and the barrier layer, a heat resistant transparent resin film having silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure as a basic skeleton can be preferably used.

基材の厚みは5μm〜500μm程度が好ましく、更に好ましくは25μm〜250μmである。   The thickness of the substrate is preferably about 5 μm to 500 μm, more preferably 25 μm to 250 μm.

本発明においては、基材は透明であることが好ましい。   In the present invention, the substrate is preferably transparent.

ここで、基材が透明とは、可視光(400nm〜700nm)の光透過率が80%以上であることを示す。   Here, the base material being transparent means that the light transmittance of visible light (400 nm to 700 nm) is 80% or more.

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、透明なバリア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。   Since the base material is transparent and the layer formed on the base material is also transparent, it becomes possible to make a transparent barrier film, so that it becomes possible to make a transparent substrate such as an organic EL element. is there.

また、上記に挙げた樹脂等を用いた樹脂フィルムは未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   Further, the resin film 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樹脂フィルムは、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。   The resin film used in the present invention can be produced by a conventionally known general method.

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(支持体)を製造することができる。   For example, an unstretched substrate (support) 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. it can.

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等の公知の方法により、延伸した樹脂フィルムを製造することができる。   In addition, a stretched resin film can be produced by a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, and tubular simultaneous biaxial stretching of an unstretched substrate.

この場合の延伸倍率は、樹脂フィルム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、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ2倍〜10倍が好ましい。   The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the resin film, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction, respectively.

更には、延伸した樹脂フィルムに於いて寸法安定性を向上するために、延伸後の緩和処理をすることが好ましい。   Furthermore, in order to improve dimensional stability in the stretched resin film, it is preferable to perform relaxation treatment after stretching.

また、本発明に係る樹脂フィルムは、その表面がコロナ処理されていてもよいし、更にその表面にアンカーコート剤層が形成されていてもよい。   Moreover, the surface of the resin film according to the present invention may be corona-treated, and an anchor coat agent layer may be further formed on the surface.

《アンカーコート剤層》
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、アルキルチタネート等およびこれらの混合物が挙げられる。
《Anchor coating agent layer》
Examples of the anchor coating agent used in the anchor coating agent layer include polyester resins, isocyanate resins, urethane resins, acrylic resins, ethylene vinyl alcohol resins, vinyl modified resins, epoxy resins, modified styrene resins, modified silicon resins, alkyl titanates, and the like. Of the mixture.

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。   Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents.

そして、上記のアンカーコート剤層は、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て形成することができる。   The anchor coating agent layer can be formed by coating on a substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating or spray coating.

上記のアンカーコート剤の付き量としては、0.1g/m〜5g/m(乾燥状態)程度が好ましい。 The amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 g / m 2 to 5 g / m 2 (dry state).

《平滑層》
本発明に係る基材は、平滑層を有してもよい。
《Smooth layer》
The base material according to the present invention may have a smooth layer.

平滑層は突起等が存在する基材の表面を、平坦化するために設けられる。   The smooth layer is provided in order to flatten the surface of the substrate on which protrusions and the like are present.

平滑層により平坦化された面に、必要に応じてその他の層を中間に介した後にバリア層を積層形成することで、欠陥の少ない均一なバリア層を形成することが出来る。さらには平滑層が形成された面に直接接するように積層させる構成がより好ましい。   A uniform barrier layer with few defects can be formed by laminating and forming a barrier layer on the surface flattened by the smooth layer after interposing another layer as required. Furthermore, the structure laminated | stacked so that the surface in which the smooth layer was formed may be directly contacted is more preferable.

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作製される。   Such a smooth layer is basically produced by curing a photosensitive resin.

平滑層の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。   As the photosensitive resin of 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 acrylate, Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved.

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。   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.

平滑層の形成方法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により形成することが好ましい。   The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation 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。   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.

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、成膜性向上およ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 addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing the generation of pinholes in the film.

平滑層の平滑性は、塗布性などの面から、JIS B 0601で規定される表面粗さで表現される値で、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。   The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified in JIS B 0601 from the viewpoint of coating properties, etc., and the maximum cross-sectional height Rt (p) is 10 nm or more and 30 nm or less. preferable.

平滑層を有する場合、さらにブリードアウト防止層を有することが好ましい。   When it has a smooth layer, it is preferable to have a bleed-out prevention layer further.

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、樹脂フィルム中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で設けられる層であって、基材はこれを平滑層を有する基材の反対面に有してもよい。   The bleed-out prevention layer is a layer provided for the purpose of suppressing the phenomenon that, when a film having a smooth layer is heated, unreacted oligomers migrate from the resin film to the surface and contaminate the contact surface. And a base material may have this on the opposite surface of the base material which has a smooth layer.

ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば平滑層と同じ構成をとっても構わない。   The bleed-out prevention layer may have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.

ブリードアウト防止層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または分子中に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。   The unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group that can be included in the bleed-out prevention layer is a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule or 1 in the molecule. Examples thereof include monounsaturated organic compounds having a single polymerizable unsaturated group.

ブリードアウト防止層は、添加剤として、マット剤を含有してもよい。   The bleed-out prevention layer may contain a matting agent as an additive.

マット剤としては平均粒子径が0.1μm〜5μm程度の無機粒子が好ましい。   As the matting agent, inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 μm to 5 μm are preferable.

無機粒子としては、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種または2種以上を併せて使用することができる。   As the inorganic particles, one or more of silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide and the like can be used in combination.

無機粒子からなるマット剤は、ブリードアウト防止層の固形分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。   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 18 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the bleed-out prevention layer. Or less, more preferably 16 parts by mass or less.

また、ブリードアウト防止層には、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.

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、およ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、当該塗布液を支持体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。   The bleed-out prevention layer as described above is formulated as a coating solution with a hard coating agent, a matting agent, and other components as necessary, and appropriately prepared as a dilution solvent to support the coating solution. It can form by apply | coating to a body film surface by a conventionally well-known coating method, and then irradiating with ionizing radiation and making it harden | cure.

なお、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等から発せられる100〜400nm、好ましくは200nm〜400nmの波長領域の紫外線を照射する、また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。   In addition, as a method of irradiating with ionizing radiation, ultraviolet rays having a wavelength region of 100 to 400 nm, preferably 200 nm 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.

ブリードアウト防止層の厚みとしては、フィルムの耐熱性向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にし、且つ、バリアフィルムの片面のみにブリードアウト防止層を設けた場合のカールを防止する観点から、1μm〜10μmの範囲が好ましく、更に好ましくは、2μm〜7μmの範囲にすることが好ましい。   The thickness of the bleed-out prevention layer is from the viewpoint of improving the heat resistance of the film, facilitating the balance adjustment of the optical properties of the film, and preventing curling when the bleed-out prevention layer is provided only on one side of the barrier film. The range of 1 μm to 10 μm is preferable, and the range of 2 μm to 7 μm is more preferable.

(バリア層)
バリア層はポリシラザン化合物を主原料とした、珪素を有する無機酸化物膜である。具体例としては酸化珪素膜、酸窒化珪素膜が挙げられる。バリア層の構成としては、高いバリア性を得るために、少なくとも2層以上の複層構成である。
(Barrier layer)
The barrier layer is a silicon-containing inorganic oxide film made mainly of a polysilazane compound. Specific examples include a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. The structure of the barrier layer is a multilayer structure of at least two layers in order to obtain high barrier properties.

(バリア層形成工程)
バリア層を、基材上に形成する方法としては、ポリシラザン化合物を主成分とする膜を塗布により形成する。
(Barrier layer forming process)
As a method for forming the barrier layer on the substrate, a film containing a polysilazane compound as a main component is formed by coating.

以下、塗布によりポリシラザン化合物膜を形成する場合を例に、バリア層の形成工程について説明する。   Hereinafter, the formation process of the barrier layer will be described by taking as an example the case of forming a polysilazane compound film by coating.

《ポリシラザンを含有する塗膜》
ポリシラザンを含有する塗膜は、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 containing polysilazane>
The coating film containing polysilazane is formed by applying a coating solution containing at least one polysilazane compound on a substrate.

塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。   Any appropriate method can be adopted as a coating method.

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。   Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.

塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。   The coating thickness can be appropriately set according to the purpose.

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。   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および両方の中間固溶体SiOxNy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 is composed of Si—N, Si—H, N—H or the like, such as SiO 2 , Si 3 N 4, or an intermediate solid solution SiOxNy or the like. It is a precursor inorganic polymer.

フィルム基材を損なわないように塗布するためには、特開平8−112879号公報に記載されているように比較的低温でセラミック化してシリカに変性する化合物が好ましい。   In order not to damage the film substrate, a compound that is converted to silica by being converted to ceramic at a relatively low temperature as described in JP-A-8-112879 is preferable.

ポリシラザンとしては、例えば、下記式で表される構造単位を有するものが挙げられる。   Examples of polysilazane include those having a structural unit represented by the following formula.

−Si(R)(R)−N(R)−
式中、R、R、Rは、各々水素原子、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、アルコキシ基を表す。
—Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 ) —
In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent 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、得られるバリア層としての緻密性の観点からは、R、Rおよび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, perhydropolysilazane, in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms, is particularly preferred from the viewpoint of the denseness of the resulting barrier layer.

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バリア層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 barrier layer can have toughness, and there is an advantage that generation of cracks can be suppressed even when the 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および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、上記式の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 polysilazane which is ceramicized at low temperature, silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting polysilazane of the above formula with silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827), glycidol-added polysilazane obtained by reacting glycidol (JP-A-6-122852), an alcohol-added polysilazane obtained by reacting an alcohol (JP-A-6-240208), a metal carboxylate-added polysilazane obtained by reacting a metal carboxylate (JP-A-6-6 -299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (Japanese Patent Laid-Open No. 6-306329), metal fine particle-added polysilazane obtained by adding metal fine particles (Japanese Patent Laid-Open No. 7-196 86 No.), and the like.

ポリシラザンを含有する塗布液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。   As an organic solvent for preparing a coating liquid containing polysilazane, it is not preferable to use an alcohol or water-containing one that easily reacts with polysilazane.

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。   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.

具体例としては、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挙げられる。   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.

これらの有機溶媒は、ポリシラザンの溶解度や有機溶媒の蒸発速度、等目的にあわせて選択し、複数の有機溶媒を混合しても良い。   These organic solvents may be selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the organic solvent, and a plurality of organic solvents may be mixed.

ポリシラザンを含有する塗布液中のポリシラザン濃度は目的とする膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、0.2質量%〜35質量%程度である。   The polysilazane concentration in the coating solution containing polysilazane is about 0.2% by mass to 35% by mass, although it varies depending on the target film thickness and the pot life of the coating solution.

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。その場合のアルキル基としては、例えばメチ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。   Polysilazane may be a derivative in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like. In this case, as the alkyl group, for example, by having a methyl group, the adhesion to the base substrate is improved, and the hard and brittle silica film can be toughened. Occurrence is suppressed.

(アミン化合物)
本発明において、ポリシラザンを含有する塗膜から、下述する酸化珪素を含有する膜への改質を促進するために、ポリシラザンを含有する塗布液にアミン化合物を添加することが重要である。
(Amine compound)
In the present invention, it is important to add an amine compound to the coating liquid containing polysilazane in order to promote the modification of the coating film containing polysilazane to the film containing silicon oxide described below.

アミン化合物としては、アルキル置換、または無置換のアミン、単官能、ジアミン、トリアミンなどが挙げられる。本発明で用いられるアミンは、常温(25℃)で液体または、固体であることが好ましい。アミンの沸点としては、80℃以上、350℃以下が好ましく、より好ましくは120℃以上、250℃以下である。   Examples of the amine compound include alkyl-substituted or unsubstituted amine, monofunctional, diamine, and triamine. The amine used in the present invention is preferably liquid or solid at room temperature (25 ° C.). The boiling point of the amine is preferably 80 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

揮発性の低いアミン化合物は、塗布乾燥後のポリシラザン膜に残留しやすく改質反応に寄与しやすいが、真空紫外改質後には不要な成分であるため、存在しないことが好ましい。   The amine compound having low volatility is likely to remain in the polysilazane film after coating and drying, and easily contributes to the modification reaction. However, it is preferably not present because it is an unnecessary component after the vacuum ultraviolet modification.

また、基材に接して形成されたバリア層は、実質的にバリア性を有していない基材側から拡散除去されやすいが、バリア層上に形成された2層目以降のバリア層は、内部の低改質領域にアミン化合物が残存してしまうと長期保存時や高温環境下で置かれたときのバリア層の物理的強度の低下が原因と推定される、バリア性の低下が懸念される。   In addition, the barrier layer formed in contact with the base material is easily diffused and removed from the side of the base material that does not substantially have a barrier property, but the second and subsequent barrier layers formed on the barrier layer are If the amine compound remains in the low modified region inside, there is a concern that the barrier properties may be lowered, which is presumed to be caused by a decrease in the physical strength of the barrier layer when stored for a long time or in a high temperature environment. The

そのため、塗布溶媒の揮発性と、アミン化合物の揮発性を基材側バリア層で最適に設定した同一塗布液構成を2層目以降にも適用すると、このような現象が生じやすくなる。   Therefore, when the same coating solution configuration in which the volatility of the coating solvent and the volatility of the amine compound are optimally set in the base-side barrier layer is also applied to the second and subsequent layers, such a phenomenon is likely to occur.

本発明のバリアフィルムは、これを解決すべく、バリア層は、ポリシラザン化合物とアミン化合物を有する塗布液を塗布乾燥後に真空紫外光を照射することにより改質されたものであり、かつ基材に近い側の層が含有するアミン化合物の沸点が、基材から遠い側の層が含有するアミン化合物の沸点よりも高くすることでシリカ膜への改質効率と長期、耐熱保存性を両立することができた。また、本発明の効果に悪影響がない程度に、基材に近い側の層が含有するアミン化合物の沸点よりも高い沸点のアミン化合物を。基材から遠い側の層に少量混合しても良いが、その最大量は全アミン質量比で50%未満である。   In the barrier film of the present invention, in order to solve this problem, the barrier layer is modified by irradiating vacuum ultraviolet light after coating and drying a coating liquid containing a polysilazane compound and an amine compound, and on the substrate. By making the boiling point of the amine compound contained in the near layer higher than the boiling point of the amine compound contained in the layer far from the substrate, both the efficiency of modification to the silica film and long-term heat-resistant storage stability are achieved. I was able to. Further, an amine compound having a boiling point higher than the boiling point of the amine compound contained in the layer on the side close to the base material to the extent that the effect of the present invention is not adversely affected. A small amount may be mixed in the layer far from the substrate, but the maximum amount is less than 50% in terms of the total amine mass ratio.

以下に、アミン化合物の例を示す。   Examples of amine compounds are shown below.

Figure 2012000599
Figure 2012000599

本発明に用いられるアミン化合物は、塗布溶媒の沸点、複合溶媒の場合はその最低の沸点と比較して高いものが好ましい。アミン化合物は、塗布液を基材に塗布した直後から、空気中の水分と反応しながら、徐々にシリカ膜への改質が進行するが、塗布溶媒とアミン化合物の沸点の関係をこのようにすることにより、塗布乾燥工程後のポリシラザン膜の内部に一部または大半のアミン化合物が残存し、その後の真空紫外改質工程でのシリカ膜への添加を効率よく進めることができる。本発明に好ましく用いられるアミン化合物であるジアミン類の一例を示すが、これらに限定されない。   The amine compound used in the present invention is preferably higher than the boiling point of the coating solvent and, in the case of a composite solvent, compared to the lowest boiling point. Immediately after the coating solution is applied to the substrate, the amine compound is gradually reformed into a silica film while reacting with moisture in the air, but the relationship between the coating solvent and the boiling point of the amine compound is as described above. As a result, a part or most of the amine compound remains in the polysilazane film after the coating and drying step, and the addition to the silica film in the subsequent vacuum ultraviolet reforming step can be efficiently advanced. Although an example of diamine which is an amine compound preferably used for this invention is shown, it is not limited to these.

Figure 2012000599
Figure 2012000599

(ポリシラザン膜の改質)
ポリシラザンおよびアミン化合物を含有する塗膜は、下記の改質処理により酸化珪素膜となりバリア層が形成される。改質処理としては、真空紫外線(VUV)を用いた方法を好ましく用いることができる。
(Modification of polysilazane film)
The coating film containing polysilazane and an amine compound becomes a silicon oxide film by the following modification treatment to form a barrier layer. As the modification treatment, a method using vacuum ultraviolet (VUV) can be preferably used.

(真空紫外線(VUV)を用いたポリシラザンを含有する塗膜の改質処理)
バリア層は、ポリシラザンを含有する溶液を基材上に塗布した後、ポリシラザンを含む塗膜に真空紫外線(VUV)を照射する方法で改質処理されて得られる。
(Modification treatment of coating film containing polysilazane using vacuum ultraviolet ray (VUV))
The barrier layer is obtained by applying a solution containing polysilazane on a base material and then subjecting the coating film containing polysilazane to irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV).

バリア層は、ポリシラザン含有溶液を基材上に塗布、乾燥した後、真空紫外線を照射する方法で得られる。   The barrier layer is obtained by a method in which a polysilazane-containing solution is applied on a substrate, dried, and then irradiated with vacuum ultraviolet rays.

真空紫外線としては、100nm〜200nmの真空紫外線(VUV光)が好ましく用いられる。   As the vacuum ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays (VUV light) of 100 nm to 200 nm are preferably used.

真空紫外線の照射は、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および/又は照射時間を設定する。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、基材表面の強度が10mW/cm〜300mW/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、好ましくは0.5秒〜3分の照射を行うことが好ましい。 In the irradiation with the vacuum ultraviolet ray, the irradiation intensity and / or the irradiation time is set within a range in which the substrate carrying the irradiated coating film is not damaged. Taking the case of using a plastic film as a base material as an example, the base material so that the intensity of the base material surface is 10mW / cm 2 ~300mW / cm 2 - sets the ramp distance, 0.1 second to 10 It is preferable to perform irradiation for a minute, preferably 0.5 seconds to 3 minutes.

真空紫外線照射装置は、市販のランプ(例えば、ウシオ電機製)を使用することが可能である。   As the vacuum ultraviolet irradiation apparatus, a commercially available lamp (for example, manufactured by USHIO INC.) Can be used.

真空紫外線(VUV)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。   Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation can be applied to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated.

例えば、バッチ処理の場合には、ポリシラザン塗膜を表面に有する基材(例、シリコンウェハー)を、真空紫外線発生源を具備した真空紫外線焼成炉で処理することができる。真空紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、ウシオ電機(株)製を使用することができる。また、ポリシラザン塗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真空紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に真空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。   For example, in the case of batch processing, a substrate (eg, silicon wafer) having a polysilazane coating film on the surface can be processed in a vacuum ultraviolet ray baking furnace equipped with a vacuum ultraviolet ray source. The vacuum ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, Ushio Electric Co., Ltd. can be used. In addition, when the base material having a polysilazane coating film on the surface is in the form of a long film, vacuum ultraviolet rays are continuously irradiated in the drying zone equipped with the vacuum ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. Can be made into ceramics.

該真空紫外光はほとんどの物質の原子間結合力より大きいため、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、直接切断することが可能であるため好ましく用いる事ができる。   Since the vacuum ultraviolet light is larger than the interatomic bonding force of most substances, it can be preferably used because the bonding of atoms can be cut directly by the action of only photons called photon processes.

この作用を用いる事により、加水分解を必要とせず低温でかつ効率的に改質処理が可能となる。   By using this action, the reforming process can be efficiently performed at a low temperature without requiring hydrolysis.

真空紫外光源としては、エキシマ発光を用いる希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。   As the vacuum ultraviolet light source, a rare gas excimer lamp using excimer emission is preferably used.

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。   In order to obtain excimer light emission, a method using dielectric barrier discharge is known.

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。   Dielectric barrier discharge refers to 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) in a similar very thin discharge called micro discharge, the electric charge accumulates on the dielectric surface, and the micro discharge disappears.

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。   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.

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。   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。   As a method for efficiently obtaining excimer light emission, electrodeless field discharge can be used in addition to dielectric barrier discharge.

《真空紫外線の照射強度》
照射強度が高ければ、光子とポリシラザン内の化学結合が衝突する確率が増え、改質反応を短時間化することができる。また、内部まで侵入する光子の数も増加するため改質膜厚も増加および/または膜質の良化(高密度化)が可能である。
《Vacuum UV irradiation intensity》
If the irradiation intensity is high, the probability that the photons and chemical bonds in the polysilazane collide increases, and the modification reaction can be shortened. Further, since the number of photons penetrating to the inside increases, the modified film thickness can be increased and / or the film quality can be improved (densification).

但し、照射時間を長くしすぎると平面性の劣化やバリア性フィルムの他の材料にダメージを与える場合がある。一般的には、照射強度と照射時間の積で表される積算光量で反応進行具合を考えるが、照射強度の絶対値が重要になる場合もある。   However, if the irradiation time is too long, the flatness may be deteriorated and other materials of the barrier film may be damaged. In general, the progress of the reaction is considered by the integrated light amount represented by the product of the irradiation intensity and the irradiation time, but the absolute value of the irradiation intensity may be important.

従って、本発明ではVUV照射工程において、基材のダメージ、ランプやランプユニットの部材のダメージを抑制し、改質効率を上昇させ、バリア性能を向上の両方を併せて達成する観点から、少なくとも1回は50mW/cm〜200mW/cmの最大照射強度を与える改質処理を行うことが好ましい。 Therefore, in the present invention, in the VUV irradiation process, at least 1 is selected from the viewpoint of suppressing both damage to the base material and damage to the members of the lamp and the lamp unit, increasing the reforming efficiency, and improving the barrier performance. times, it is preferable to carry out the reforming process which gives the maximum irradiation intensity of 50mW / cm 2 ~200mW / cm 2 .

(真空紫外線(VUV)の照射時間)
真空紫外線(VUV)を照射する照射時間は、任意に設定可能であるが、基材ダメージや膜欠陥生成の観点および生産性の観点から、光照射工程での照射時間は0.1秒〜1分間が好ましく、更に好ましくは、0.5秒〜0.5分である。
(Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation time)
The irradiation time for irradiating the vacuum ultraviolet rays (VUV) can be arbitrarily set, but from the viewpoint of substrate damage and film defect generation and productivity, the irradiation time in the light irradiation process is 0.1 second to 1 second. Minutes are preferred, and more preferably 0.5 seconds to 0.5 minutes.

(真空紫外線(VUV)照射時の酸素濃度)
真空紫外線(VUV)を照射する際の、酸素濃度は300ppm〜10000ppm(1%)とすることが好ましく、更に好ましくは、500ppm〜5000ppmである。
(Oxygen concentration during irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV))
The oxygen concentration at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV) is preferably 300 ppm to 10000 ppm (1%), more preferably 500 ppm to 5000 ppm.

前記の酸素濃度の範囲に調整することにより、酸素過多のバリア膜の生成を防止してバリア性の劣化を防止することができる。   By adjusting the oxygen concentration within the above range, it is possible to prevent the generation of an excessive oxygen barrier film and to prevent the deterioration of the barrier property.

真空紫外線(VUV)照射時にこれら酸素以外のガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。   As a gas other than oxygen at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV), a dry inert gas is preferable, and dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost.

酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

(封止工程)
本発明の封止方法について、有機電子素子を例に示す。本発明に係る貼付工程では、有機電子素子に、本発明のバリアフィルムを、有機電子素子とバリア層とを接触させて封止する。
(Sealing process)
About the sealing method of this invention, an organic electronic element is shown as an example. In the pasting process according to the present invention, the organic electronic element is sealed with the barrier film of the present invention in contact with the organic electronic element and the barrier layer.

(有機電子素子)
本発明に係る有機電子素子は、光を電気に、または電気を光に変換する機能を有する有機機能層および電極を有する素子である。
(Organic electronic device)
The organic electronic element according to the present invention is an element having an organic functional layer and an electrode having a function of converting light into electricity or electricity into light.

本発明の有機電子デバイスの製造方法では、上記のように有機電子素子に、バリアフィルムを、有機電子素子とバリア層とを接触させて封止して有機電子デバイスを製造する。   In the method for producing an organic electronic device of the present invention, the organic electronic device is produced by sealing the organic electronic device with the barrier film in contact with the organic electronic device and the barrier layer as described above.

有機電子デバイスは、支持体上に上記有機電子素子を有する構成を有するが、本発明に係るバリアフィルムは、当該支持体として用いてもよいし、有機電子素子を封止する封止部材として用いてもよい。   The organic electronic device has a configuration having the organic electronic element on a support, but the barrier film according to the present invention may be used as the support or as a sealing member for sealing the organic electronic element. May be.

バリアフィルムを、支持体として用いた場合の例を以下に示す。   The example at the time of using a barrier film as a support body is shown below.

バリアフィルムのバリア層上に、例えば、ITO等の透明導電性薄膜を透明電極として設ける。この場合には、バリア層上に下記のように電極を直接設けることで、有機電子素子とバリア層とを接触させて封止する、態様となる。   On the barrier layer of the barrier film, for example, a transparent conductive thin film such as ITO is provided as a transparent electrode. In this case, the organic electronic element and the barrier layer are brought into contact with each other and sealed by providing electrodes directly on the barrier layer as described below.

例えば、バリアフィルム(支持体)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、有機電子素子である有機光電変換素子を形成し、この上に別の封止材料または当該バリアフィルムと同じ組成の封止材料を重ねて、前記バリアフィルム(支持体)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。   For example, an organic photoelectric conversion element which is an organic electronic element by forming a porous semiconductor layer on an ITO transparent conductive film provided on a barrier film (support) as an anode and further forming a cathode made of a metal film. The organic photoelectric conversion element is sealed by stacking another sealing material or a sealing material having the same composition as that of the barrier film, adhering the barrier film (support) to the periphery, and enclosing the element. Accordingly, it is possible to seal off the influence on the element due to the humidity of the outside air or gas such as oxygen.

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。   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.

また、透明導電膜の膜厚としては、0.1nm〜1000nmの範囲の透明導電膜が好ましい。   Moreover, as a film thickness of a transparent conductive film, the transparent conductive film of the range of 0.1 nm-1000 nm is preferable.

次いで、有機電子素子として、太陽電池などに用いられる、有機光電変換素子について説明する。   Next, an organic photoelectric conversion element used for a solar cell or the like will be described as an organic electronic element.

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、バルクヘテロジャンクション層、i層とも言う)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。   There is no restriction | limiting in particular as an organic photoelectric conversion element, A power generation layer (a layer in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, a bulk heterojunction layer, or an i layer) sandwiched between the anode and the cathode is at least one layer. Any element that generates current when irradiated with light may be used.

有機光電変換素子の層構成(太陽電池の好ましい層構成も同様である)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 (The preferable layer structure of a solar cell is also the same) is shown below.

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.

(i)陽極/発電層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発電層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発電層/電子輸送層/陰極
(iv)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
(v)陽極/正孔輸送層/第1発電層/電子輸送層/中間電極/正孔輸送層/第2発電層/電子輸送層/陰極。
(I) Anode / power generation layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / power generation layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / power generation layer / electron transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / P-type semiconductor layer / power generation layer / n-type semiconductor layer / electron transport layer / cathode (v) anode / hole transport layer / first power generation layer / electron transport layer / intermediate electrode / hole transport layer / second power generation layer / Electron transport layer / cathode.

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作製していてもよいし、1層の内部で混合された状態となっているバルクヘテロジャンクションを作製してもよいが、バルクヘ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。   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, and even if these layers form a heterojunction with substantially two layers. Alternatively, a bulk heterojunction in a mixed state in one layer may be manufactured, 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、正孔および電子の陽極・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((ii)、(iii))の方が好ましい。   Like the organic EL device, 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, so that the structure having them ((ii), ( iii)) is preferred.

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、(iv)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構成とも言う)であってもよい。   Further, in order to improve the rectification of holes and electrons (selection of carrier extraction), the power generation layer itself is sandwiched between layers of a p-type semiconductor material and a single n-type semiconductor material as shown in (iv). A configuration (also referred to as a pin configuration) may be used.

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((v)の構成)であってもよい。   Moreover, in order to improve the utilization efficiency of sunlight, the tandem configuration (configuration (v)) in which sunlight of different wavelengths is absorbed by each power generation layer may be employed.

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.

(有機光電変換素子の材料)
有機光電変換素子の発電層(光電変換層ともいう)の形成に用いられる材料について説明する。
(Material for organic photoelectric conversion element)
A material used for forming a power generation layer (also referred to as a photoelectric conversion layer) of an organic photoelectric conversion element will be described.

(p型半導体材料)
有機光電変換素子の発電層(バルクヘテロジャンクション層)として好ましく用いられる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。
(P-type semiconductor material)
Examples of the p-type semiconductor material preferably used as the power generation layer (bulk heterojunction layer) of the organic photoelectric conversion element 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、ヘプタセン、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、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、およ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 compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumanthracene, bisanthene, zesulene, Compounds such as heptazeslen, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, circobiphenyl, anthradithiophene, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF ) -Perchloric acid complexes, 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号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、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. 2004-107216. A pentacene derivative having a substituent described in JP-A No. 2003-136964, a pentacene precursor 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およびそのオリゴマー、または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、国際公開第08/000664号パンフレット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、ポリピロールおよびそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレンおよびそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレンおよびそのオリゴマー、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。   As the conjugated polymer, for example, a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a technical 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 WO08 / 000664, and a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160 , Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, etc., 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、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られる。   In addition, oligomeric materials instead of polymer materials include thiophene hexamer α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3 Oligomers such as -butoxypropyl) -α-sexithiophene are 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、且つ乾燥後は、結晶性薄膜を作製し、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, a compound that is highly soluble in an organic solvent to the extent that a solution process is possible and that can produce a crystalline thin film and achieve high mobility after drying is preferable.

また、発電層上に電子輸送層を塗布で成膜する場合、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よい。   In addition, 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、または米国特許出願公開第2003/136964号明細書、および特開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)材料等を挙げることができる。   Examples of such a material include materials that can be insolubilized by polymerizing and crosslinking 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 by applying energy such as heat as described in US Patent Application Publication No. 2003/136964 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-16834, the soluble substituent reacts to insolubilize ( And materials).

(n型半導体材料)
バルクヘ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)
Although it does not specifically limit as n-type semiconductor material used for a bulk heterojunction layer, For example, perfluoro body (Perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.) which substituted the hydrogen atom of the p-type semiconductor with the fluorine atom, such as fullerene and octaazaporphyrin ), Aromatic carboxylic acid anhydrides such as naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide, and polymer compounds containing the imidized product as a skeleton. be able to.

しかし、各種のp型半導体材料と高速(〜50fs)、且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、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、およびこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換また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 efficiently with various p-type semiconductor materials at high speed (˜50 fs) are preferable. Fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), and the like. Partially by hydrogen atom, halogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, etc. Examples thereof include substituted fullerene derivatives.

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7,329,709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- Butyric 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, US Pat. No. 7,329,709, etc. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having a cyclic ether group such as a calligraphy.

(正孔輸送層・電子ブロック層)
有機光電変換素子は、バルクヘテロジャンクション層と陽極との中間には正孔輸送層を、バルクヘ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。
(Hole transport layer / electron block layer)
The organic photoelectric conversion element has a hole transport layer between the bulk heterojunction layer and the anode, and it is possible to extract charges generated in the bulk heterojunction layer more efficiently. It is preferable.

これらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層としては、スタルクヴイテック製、商品名BaytronP等のPEDOT、ポリアニリンおよびそのドープ材料、国際公開第06/19270号パンフレット等に記載のシアン化合物、等を用いることができる。   Examples of the material constituting these layers include, as the hole transport layer, PEDOT such as StarkVutec, trade name BaytronP, polyaniline and its doped material, cyan described in WO06 / 19270, etc. Compounds, etc. can be used.

なお、バルクヘ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、バルクヘ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。   Note that 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 has a rectifying effect that prevents electrons generated in the bulk heterojunction layer from flowing to the anode side. The electronic block function is provided.

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。   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.

また、バルクヘ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。これらの層を作製する手段としては、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作製する前に、下層に塗布膜を作製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。   A layer made of a single p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. As a means for producing these layers, either a vacuum vapor deposition method or a solution coating method may be used, but a solution coating method is preferable. It is preferable to produce a coating film in the lower layer before producing the bulk heterojunction layer because it has the effect of leveling the application surface and reduces the influence of leakage and the like.

(電子輸送層・正孔ブロック層)
有機光電変換素子は、バルクヘテロジャンクション層と陰極との中間には電子輸送層を作製することで、バルクヘ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)
An organic photoelectric conversion device has an electron transport layer in the middle of the bulk heterojunction layer and the cathode, so that charges generated in the bulk heterojunction layer can be taken out more efficiently. It is preferable.

また、電子輸送層としては、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、同様にバルクヘ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、バルクヘ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。   As the electron transport layer, octaazaporphyrin and p-type semiconductor perfluoro (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.) can be used. Similarly, HOMO of p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer. The electron transport layer having a HOMO level deeper than the level is given a hole blocking function having a rectifying effect so that holes generated in the bulk heterojunction layer do not flow to the cathode side.

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。   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.

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、および酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物およびフッ化リチウム、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。   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.

また、バルクヘ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。これらの層を作製する手段としては、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。   A layer made of a single n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. As a means for producing these layers, either a vacuum vapor deposition method or a solution coating method may be used, but a solution coating method is preferable.

(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、波長変換層等を挙げることができる。
(Other layers)
For the purpose of improving energy conversion efficiency and improving the lifetime of the element, a structure having various intermediate layers in the element may be employed. 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.

(電極(第1電極))
有機機能層を挟む電極としては、有機光電変換素子の場合少なくとも一つは透明電極であることが好ましい。
(Electrode (first electrode))
In the case of an organic photoelectric conversion element, at least one of the electrodes sandwiching the organic functional layer is preferably a transparent electrode.

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。   The transparent electrode is not particularly limited to a cathode and an anode, and can be selected depending on the element configuration. Preferably, the transparent electrode is used as an anode.

例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380nm〜800nmの光を透過する電極である。   For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 nm to 800 nm.

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、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。 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、ポリジアセチレンおよ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))
対電極は導電材単独層であってもよいが、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よい。対電極の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物およ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、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。
(Counter electrode (second electrode))
The counter electrode may be a single layer of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. As the conductive material for the counter electrode, a material having a small work function (4 eV or less) metal, an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include 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.

これらの中で、電子の取り出し性能およ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(Al)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。 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 (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.

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作製させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。   The counter electrode can be produced by producing a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 nm to 200 nm.

対電極の導電材として金属材料を用いれば、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。   If a metal material is used 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 absorbed again by the photoelectric conversion layer, and more photoelectric conversion is performed. Efficiency is improved and preferable.

また、対電極は、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、ナノワイヤー、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤーの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により作製でき好ましい。   The counter electrode may be a metal (for example, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), carbon nanoparticle, nanowire, or nanostructure. If the dispersion is, a transparent and highly conductive counter electrode can be produced by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銀およ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。   Moreover, when making the counter electrode side light-transmitting, for example, after forming a thin conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound with a film thickness of about 1 to 20 nm, By providing a film of the conductive light transmissive material mentioned in the description of the transparent electrode, a light transmissive counter electrode can be obtained.

(中間電極)
また、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またはナノ粒子・ナノワイヤーを含有する層、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)
The intermediate electrode material required in the case of the tandem structure is preferably a layer using a compound having both transparency and conductivity, and the materials (ITO, AZO, FTO, etc.) used in the transparent electrode , Transparent metal oxides such as titanium oxide, very thin metal layers such as Ag, Al, Au, or layers containing nanoparticles / nanowires, conductive polymer materials such as PEDOT: PSS, polyaniline, etc.) Can do.

電極に用いられる材料としては、上記の他に、導電性繊維を用いることができる。   In addition to the above, a conductive fiber can be used as the material used for the electrode.

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、金属ナノワイヤー、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、金属ナノワイヤーが好ましい。   As the conductive fibers, organic fibers and inorganic fibers coated with metal, conductive metal oxide fibers, metal nanowires, carbon fibers, carbon nanotubes, and the like can be used, but metal nanowires are preferable.

金属ナノワイヤーとはnmサイズの直径を有する線状構造体を意味する。   A metal nanowire means a linear structure having a diameter of nm size.

金属ナノワイヤーとしては、1つの金属ナノワイヤーで長い導電パスを作製するために、また、適度な光散乱性を発現するために、平均長さが3μm以上であることが好ましく、更には3μm〜500μmが好ましく、特に3μm〜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。   As a metal nanowire, in order to produce a long conductive path with one metal nanowire and to express appropriate light scattering properties, the average length is preferably 3 μm or more, and more preferably 3 μm to 3 μm 500 μm is preferable, and 3 μm to 300 μm is particularly preferable. In addition, the relative standard deviation of the length is preferably 40% or less.

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、金属ナノワイヤーの平均直径として10nm〜300nmが好ましく、30nm〜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。   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 the present invention, the average diameter of the metal nanowire is preferably 10 nm to 300 nm, and more preferably 30 nm to 200 nm. In addition, the relative standard deviation of the diameter is preferably 20% or less.

金属ナノワイヤー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種また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)および鉄、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。   There is no restriction | limiting in particular as a metal composition of metal nanowire, Although it can comprise from the 1 type or several metal of a noble metal element and a base metal element, it is noble metal (For example, gold, platinum, silver, palladium, rhodium, iridium, ruthenium) And at least one metal belonging to the group consisting of iron, cobalt, copper, and tin, and more preferably at least silver from the viewpoint of conductivity.

また、導電性と安定性(金属ナノワイヤーの硫化や酸化耐性、およ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ーが2種類以上の金属元素を含む場合には、例えば、金属ナノワイヤーの表面と内部で金属組成が異なっていてもよいし、金属ナノワイヤー全体が同一の金属組成を有していてもよい。   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. You may have.

金属ナノワイヤー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。   There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of metal nanowire, For example, well-known means, such as a liquid phase method and a gaseous-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.

例えば、Agナノワイヤーの製造方法としては、Adv.Mater.,2002,14,833〜837;Chem.Mater.,2002,14,4736〜4745等、Auナノワイヤーの製造方法としては特開2006−233252号公報等、Cuナノワイヤーの製造方法としては特開2002−266007号公報等、Coナノワイヤー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.およびChem.Mater.で報告されたAgナノワイヤーの製造方法は、水系で簡便にAgナノワイヤー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、本発明に係る金属ナノワイヤーの製造方法として好ましく適用することができる。   For example, as a manufacturing method of Ag nanowire, Adv. Mater. , 2002, 14, 833-837; Chem. Mater. , 2002, 14, 4736-4745, etc., as a method for producing Au nanowires, such as JP 2006-233252A, etc., as a method for producing Cu nanowires, JP 2002-266007 A, etc. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-149871 can be referred to. In particular, Adv. Mater. And Chem. Mater. The method for producing Ag nanowires reported in 1 can easily produce Ag nanowires in an aqueous system, and since the conductivity of silver is the highest among metals, the production of metal nanowires according to the present invention is possible. It can be preferably applied as a method.

金属ナノワイヤー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作製し、高い導電性を発現するとともに、金属ナノワイヤー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、更に金属ナノワイヤー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ー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。   Metal nanowires come into contact with each other to create a three-dimensional conductive network, exhibiting high conductivity, and allowing light to pass through the conductive network window where no metal nanowire exists, Due to the scattering effect of the metal nanowires, it is possible to efficiently generate power from the organic power generation layer. 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)
有機光電変換素子は、例えば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もよい。光学機能層としては、例えば、反射防止層、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等を設けてもよい。
(Optical function layer)
The organic photoelectric conversion element may have various optical function layers for the purpose of, for example, more efficient reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection layer 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10μm〜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、大きすぎると厚み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 μm to 100 μm. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and colored.

また、光拡散層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物等のナノ粒子・ナノワイヤー等を無色透明なポリマーに分散した層等を挙げることができる。   Examples of the light diffusion 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.

(成膜方法・表面処理方法)
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、および輸送層・電極の作製方法としては、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、バルクヘテロジャンクション層の作製方法としては、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。
(Film formation method / surface treatment method)
Examples of methods for producing a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed, and a transport layer / electrode include a vapor deposition method and a coating method (including a cast method and a spin coating method). Among these, examples of the method for producing the bulk heterojunction layer include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).

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。   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. Also, the coating method is excellent in production speed.

この際に使用する塗布方法に制限はないが、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。更には、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 cast 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 inkjet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, a flexographic printing method, or the like.

塗布後は残留溶媒および水分、ガスの除去、およ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また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、バルクヘ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, heating is preferably performed in order to cause removal of residual solvent, moisture and gas, and increase mobility and absorption longwave by crystallization of the semiconductor material. When annealing is performed at a predetermined temperature during the manufacturing process, a part of the particles 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作製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 manufactured by using a material that can be insolubilized after coating as described above.

(パターニング)
電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層等は、パターニングして使用されるが、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)
The electrode, the power generation layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the like are used by patterning, but the patterning method and process are not particularly limited, and known methods can be appropriately applied.

バルクヘ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よいし、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よい。   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 of die coating, dip coating, etc., or direct patterning at the time of coating using a method such as an ink jet method or screen printing. May be.

電極材料等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ったり、エッチングまた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、別の基板上に作製したパターンを転写することによってパターンを作製してもよい。   In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be patterned by a known method such as mask vapor deposition during vacuum deposition or etching or lift-off. Alternatively, the pattern may be produced by transferring a pattern produced on another substrate.

以下、有機電子デバイスの一つの形態として、太陽電池の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ない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples of solar cells as one form of the organic electronic device, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
《バリアフィルムの作製》
以下に記載のように、まず、基材F1を用い、次いで、基材上にバリア層を作製する工程を経て、バリアフィルムを作製した。
Example 1
<< Preparation of barrier film >>
As described below, first, a base film F1 was used, and then a barrier film was formed on the base material to prepare a barrier film.

《基材の作製》
基材F1は、熱可塑性樹脂支持体である、両面に易接着加工された75μm厚みのポリエステルフィルム(東洋紡績株式会社製、コスモシャインA4300)であって、水蒸気透過率K7129法(温度40℃、湿度90%RH)10g/m/dayである。
<Production of base material>
The base material F1 is a 75 μm-thick polyester film (Cosmo Shine A4300, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) that is a thermoplastic resin support and is easily bonded to both sides, and has a water vapor transmission rate K7129 method (temperature 40 ° C., (Humidity 90% RH) 10 g / m 2 / day.

基材F1を用い、下記に示すように、片面にブリードアウト防止層、反対面に平滑層を作製したものを基材として用いた。   Using the base material F1, as shown below, a bleed-out prevention layer on one side and a smooth layer on the opposite side were used as the base material.

(ブリードアウト防止層の形成)
上記支持体の片面に、JSR株式会社製 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、乾燥後の膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、硬化条件;1.0J/cm空気下、高圧水銀ランプ使用、乾燥条件;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)
A UV curing type organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Co., Ltd. is applied to one side of the above support, applied with a wire bar so that the film thickness after drying is 4 μm, and then curing conditions: 1.0 J / cm 2 under air, a high pressure mercury lamp used, drying conditions; 80 ° C., subjected to cure for 3 minutes to form a bleedout-preventing layer.

(平滑層の形成)
続けて上記支持体の反対面に、JSR株式会社製 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、乾燥後の膜厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、乾燥条件;80℃、3分で乾燥後、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用、硬化条件;1.0J/cm硬化を行い、平滑層を形成した。
(Formation of smooth layer)
Subsequently, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7501 manufactured by JSR Corporation is applied to the opposite surface of the support, and is applied with a wire bar so that the film thickness after drying is 4 μm, and then drying conditions; After drying at 80 ° C. for 3 minutes, a high pressure mercury lamp was used in an air atmosphere, curing conditions; 1.0 J / cm 2 curing was performed to form a smooth layer.

得られた平滑層の、JIS B 0601で規定される表面粗さで、最大断面高さRt(p)は16nmであった。   The obtained smooth layer had a surface roughness specified by JIS B 0601 and a maximum cross-sectional height Rt (p) of 16 nm.

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 surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured with an AFM (Atomic Force Microscope) and a detector having a stylus with a minimum tip radius, and the measurement direction is 30 μm with a stylus with a minimum tip radius. This is the average roughness for the amplitude of fine irregularities, measured many times in the section.

(基材の水蒸気透過率測定)
調湿後の上記基材について、水蒸気透過率はモコン法を用い、測定はMOCON社製PERMATRAN−W3/33を用いて、JIS規格のK7129法(温度40℃、湿度90%RH)に基づいて測定した。測定された水蒸気透過率は5g/m/dayを越えるレベルであった。
(Measurement of water vapor permeability of substrate)
About the said base material after humidity control, a water vapor transmission rate uses the Mocon method, and measurement uses PERMATRAN-W3 / 33 by MOCON, and is based on K7129 method (temperature 40 degreeC, humidity 90% RH) of JIS specification. It was measured. The measured water vapor transmission rate was a level exceeding 5 g / m 2 / day.

《バリア層の作製》
上記で得られた基材の平滑層面上に、下記の工程(a)、(b)を2回繰り返すことによりバリア層を下層、上層の2層が積層されるように作製した。この試料をバリアフィルム試料1〜11とした。
<< Preparation of barrier layer >>
On the smooth layer surface of the base material obtained above, the following steps (a) and (b) were repeated twice to produce a barrier layer having a lower layer and an upper layer. This sample was designated as barrier film samples 1-11.

工程(a):パーヒドロポリシラザン層の作製
上記平滑層、ブリードアウト防止層を設けた基材を、その平滑層面の上に下記に示すパーヒドロポリシラザンおよびアミン化合物を含有する塗布液を塗布して、パーヒドロポリシラザン層(パーヒドロポリシラザンを含有する層ともいう)を作製した。
Step (a): Preparation of perhydropolysilazane layer A base material provided with the smooth layer and the bleed-out prevention layer was coated with a coating solution containing perhydropolysilazane and an amine compound shown below on the smooth layer surface. A perhydropolysilazane layer (also referred to as a layer containing perhydropolysilazane) was prepared.

(パーヒドロポリシラザンを含有する塗布液)
パーヒドロポリシラザンを含有する塗布液は、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)を用い、表3に示した下層、上層に用いるアミン化合物A〜Eを組み合わせてパーヒドロポリシラザン固形分質量に対して1質量%の比率で混合し、この溶液をジブチルエーテル(沸点141℃)で希釈することにより濃度を調整してロ−ルコーターにより塗布した。その後、連続して露点−5℃の乾燥空気で80℃3分加熱しながら乾燥し、乾燥後膜厚170nmのパーヒドロポリシラザン層を作製した。
(Coating liquid containing perhydropolysilazane)
The coating liquid containing perhydropolysilazane is a combination of amine compounds A to E used in the lower layer and the upper layer shown in Table 3 using a 20% by mass dibutyl ether solution (Aquamica NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.). The mixture was mixed at a ratio of 1% by mass with respect to the mass of solid content of perhydropolysilazane, and this solution was diluted with dibutyl ether (boiling point: 141 ° C.) to adjust the concentration, and then applied with a roll coater. Then, it dried, heating at 80 degreeC for 3 minutes with dry air with a dew point of -5 degreeC continuously, and produced the perhydropolysilazane layer with a film thickness of 170 nm after drying.

Figure 2012000599
Figure 2012000599

工程(b):パーヒドロポリシラザン層の改質(酸化)によるバリア層の作製
真空紫外線(VUV)照射処理条件
MDエキシマ社製のステージ可動型キセノンエキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200(波長172nm)を用い、ランプと上記試料の照射距離を1mmとなるように試料を固定し、試料温度が85℃となるように保ちながら、ステージの移動速度を10mm/秒の速さで試料を往復搬送させて、合計6往復照射したのち、試料を取り出した。
Step (b): Preparation of barrier layer by modification (oxidation) of perhydropolysilazane layer Vacuum ultraviolet (VUV) irradiation treatment conditions Stage movable xenon excimer irradiation apparatus MODEL manufactured by MD Excimer: MECL-M-1-200 ( Using a wavelength of 172 nm, the sample is fixed so that the irradiation distance between the lamp and the sample is 1 mm, and the sample is moved at a stage moving speed of 10 mm / sec while maintaining the sample temperature at 85 ° C. The sample was taken out after being reciprocated and irradiated for a total of 6 reciprocations.

(酸素濃度の調整)
真空紫外線(VUV)照射時の酸素濃度は、真空紫外線(VUV)照射庫内に導入する窒素ガス、および酸素ガスの流量をフローメーターにより測定し、照射庫内に導入するガスの窒素ガス/酸素ガス流量比により酸素濃度が0.2体積%〜0.4体積%の範囲になるように調整した。
(Adjustment of oxygen concentration)
The oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet (VUV) irradiation is determined by measuring the flow rate of nitrogen gas and oxygen gas introduced into the vacuum ultraviolet (VUV) irradiation chamber with a flow meter, and nitrogen gas / oxygen of the gas introduced into the irradiation chamber. It adjusted so that oxygen concentration might be in the range of 0.2 volume%-0.4 volume% by gas flow rate ratio.

試料No.1〜11で用いた基材F1を水蒸気透過率の異なる下記基材に変更した以外は同様にして、試料No.12および13を作製し、同様に評価を行った。   Sample No. Sample No. 1 was changed in the same manner except that the substrate F1 used in 1 to 11 was changed to the following substrate having a different water vapor transmission rate. 12 and 13 were produced and evaluated in the same manner.

基材F2
三菱樹脂株式会社 テックバリア TXR
水蒸気透過率K7129法(温度40℃、湿度90%RH)0.5g/m/day
基材F3
三菱樹脂株式会社 テックバリア HX
水蒸気透過率K7129法(温度40℃、湿度90%RH)0.05g/m/day
このようにして得られたバリアフィルム試料1〜13を下記の方法で水蒸気透過率を測定した。
Base material F2
Mitsubishi Plastics, Inc. Tech Barrier TXR
Water vapor transmission rate K7129 method (temperature 40 ° C., humidity 90% RH) 0.5 g / m 2 / day
Base material F3
Mitsubishi Plastics Corporation Tech Barrier HX
Water vapor permeability K7129 method (temperature 40 ° C., humidity 90% RH) 0.05 g / m 2 / day
The barrier film samples 1 to 13 thus obtained were measured for water vapor transmission rate by the following method.

(水蒸気透過率の測定装置)
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
(原材料)
水分と反応して腐食する金属:カルシウム(粒状)
水蒸気不透過性の金属:アルミニウム(φ3〜5mm、粒状)
(水蒸気バリア性評価用セルの作製)
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バリアフィルム1〜13の各々蒸着させたい部分(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。
(Measurement device of water vapor transmission rate)
Vapor deposition apparatus: Vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
(raw materials)
Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular)
Water vapor-impermeable metal: Aluminum (φ3-5mm, granular)
(Preparation of water vapor barrier property evaluation cell)
Using a vacuum vapor deposition device (JEOL-made vacuum vapor deposition device JEE-400), masking the portions other than the portions (12 mm × 12 mm 9 locations) to be deposited on the barrier films 1 to 13 before attaching the transparent conductive film, and metal calcium Was evaporated.

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。   Thereafter, the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was deposited from another metal deposition source on the entire surface of one side of the sheet. After aluminum sealing, the vacuum state is released, and immediately facing the aluminum sealing side through a UV-curable resin for sealing (made by Nagase ChemteX) on quartz glass with a thickness of 0.2 mm in a dry nitrogen gas atmosphere The cell for evaluation was produced by irradiating with ultraviolet rays.

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号公報記載の方法に基づき、金属カルシウムの腐食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 is stored at 60 ° C. and 90% RH under high temperature and high humidity, and moisture permeated into the cell from the corrosion amount of metallic calcium based on the method described in JP-A-2005-283561. The amount was calculated.

(ランク評価)
5:1×10−4g/m/day未満
4:1×10−4g/m/day以上、1×10−3g/m/day未満
3:1×10−3g/m/day以上、1×10−2g/m/day未満
2:1×10−2g/m/day以上、1×10−1g/m/day未満
1:1×10−1g/m/day以上
ランク評価において、実用的な範囲は、ランク3以上である。
(Rank evaluation)
Less than 5: 1 × 10 −4 g / m 2 / day 4: 1 × 10 −4 g / m 2 / day or more, less than 1 × 10 −3 g / m 2 / day 3: 1 × 10 −3 g / day m 2 / day or more, 1 × 10 −2 g / m 2 / day or less 2: 1 × 10 −2 g / m 2 / day or more, 1 × 10 −1 g / m 2 / day or less 1: 1 × 10 −1 g / m 2 / day or more In rank evaluation, a practical range is rank 3 or more.

(バリアフィルムの耐熱性試験)
作製直後のバリアフィルム試料1〜13をそれぞれ、85℃環境で7日間保存後に上記と同様にして水蒸気透過率を測定して、熱による劣化(耐久性)を評価した。
(Heat resistance test of barrier film)
Each of the barrier film samples 1 to 13 immediately after the production was stored in an 85 ° C. environment for 7 days, and then the water vapor permeability was measured in the same manner as described above to evaluate deterioration (durability) due to heat.

(バリアフィルムの耐久性試験)
作製直後のバリアフィルム試料1〜13をそれぞれ、半径10mmの曲率になるように、180度の角度で100回屈曲を繰り返した後の、バリア性の劣化(耐久性)を、上記と同様に水蒸気透過率で評価した。
(Durability test of barrier film)
The barrier property deterioration (durability) after repeating the bending of the barrier film samples 1 to 13 immediately after fabrication 100 times at an angle of 180 degrees so as to have a curvature of 10 mm in the same manner as above. The transmittance was evaluated.

実施例2
《有機光電変換素子1〜13の作製》
実施例1で得られた、作製直後のバリアフィルム試料1〜13の各々を用いて、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、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第1の電極を形成した。
Example 2
<< Production of Organic Photoelectric Conversion Elements 1-13 >>
Using each of the barrier film samples 1 to 13 immediately after production obtained in Example 1, 150 nm of an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited (sheet resistance 10Ω / □) A first electrode was formed by patterning to a width of 2 mm using a photolithography technique and wet etching.

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。   The patterned first electrode was washed in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, dried with nitrogen blow, and finally subjected to ultraviolet ozone cleaning.

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 to a film thickness of 30 nm, and then heat treated at 150 ° C. for 30 minutes to form a hole transport layer. .

これ以降は、基板を窒素チャンバー中に持ち込み、窒素雰囲気下で作製した。   Thereafter, the substrate was brought into a nitrogen chamber and manufactured in a nitrogen atmosphere.

まず、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。続けて、150℃で15分間加熱処理を行い、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 (manufactured by Prectronics: regioregular poly-3-hexylthiophene) and PCBM (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd .: 6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester) are added to 3.0% by mass of chlorobenzene. A liquid mixed at 1: 0.8 was prepared so that the film thickness was 100 nm while being filtered through a filter, and the film was allowed to stand at room temperature and dried. Subsequently, a heat treatment was performed at 150 ° C. for 15 minutes to form a photoelectric conversion layer.

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。得られた有機光電変換素子を窒素チャンバーに移動し、素子の形成されていないバリアフィルム試料1〜13のそれぞれ同一試料とUV硬化樹脂とを用いて対面させるようにして、下記に様に封止処理を行って、受光部が2×2mmサイズの有機光電変換素子1〜13を各々作製した。 Next, the substrate on which the series of functional layers is formed is moved into a vacuum deposition apparatus chamber, the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to 1 × 10 −4 Pa or less, and then fluorinated at a deposition rate of 0.01 nm / second. Laminate 0.6 nm of lithium, and then continue to deposit 100 nm of Al metal at a deposition rate of 0.2 nm / sec through a shadow mask with a width of 2 mm (vaporization is performed so that the light receiving part is 2 × 2 mm). A second electrode was formed. The obtained organic photoelectric conversion element was moved to a nitrogen chamber, and the barrier film samples 1 to 13 on which no element was formed were faced using the same sample and UV curable resin, and sealed as described below. Processing was performed to prepare organic photoelectric conversion elements 1 to 13 each having a light receiving portion of 2 × 2 mm size.

(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、片方に素子を形成されたバリアフィルム試料1〜13と、形成されていない同一バリアフィルムの組み合わせで、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。片側の基板側からUV光を照射して硬化させ、封止処理後の有機光電変換素子1〜13とした。
(Sealing of organic photoelectric conversion elements)
In an environment purged with nitrogen gas (inert gas), the barrier film samples 1 to 13 having elements formed on one side and the same barrier film not formed are sealed on the surface provided with the barrier layer. An epoxy photocurable adhesive was applied as a material. The organic photoelectric conversion elements 1 to 13 after sealing treatment were cured by irradiating UV light from one side of the substrate.

得られた有機光電変換素子を用い、太陽電池を作製し下記の評価を行い耐久性の評価を行った。   Using the obtained organic photoelectric conversion element, a solar cell was produced, and the following evaluation was performed to evaluate durability.

《太陽電池の作製およびエネルギー変換効率の評価》
上記で得られた有機光電変換素子1〜13の評価は、各々の素子を用いて、太陽電池1〜13を各々作製し、エネルギー変換効率を求め、素子としての耐久性を評価した。
<< Production of solar cells and evaluation of energy conversion efficiency >>
Evaluation of the organic photoelectric conversion elements 1-13 obtained above produced each solar cell 1-13 using each element, calculated | required energy conversion efficiency, and evaluated the durability as an element.

太陽電池1〜13の各々について、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)およびフィルファクターFF(%)を、同素子上に形成した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。 For each of the solar cells 1 to 13 is 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 unit, evaluating the IV characteristics Thus, the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), the open-circuit voltage Voc (V), and the fill factor FF (%) were measured for each of the four light receiving portions formed on the same element. A four-point average value of the obtained energy conversion efficiency PCE (%) was estimated.

(式1)
PCE(%)=〔Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF(%)〕/100mW/cm
得られた太陽電池1〜13の初期電池特性としての変換効率を測定し、次いで、性能の経時的低下の度合いを温度60℃、湿度90%RH環境で1000時間保存した強制劣化試験後の変換効率残存率により5段階のランク評価を行った。
(Formula 1)
PCE (%) = [Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF (%)] / 100 mW / cm 2
The conversion efficiency as the initial cell characteristics of the obtained solar cells 1 to 13 was measured, and then the conversion after the forced deterioration test in which the degree of deterioration in performance over time was stored for 1000 hours in a temperature 60 ° C., humidity 90% RH environment. Five-level rank evaluation was performed based on the efficiency remaining rate.

(5段階ランク評価)
強制劣化試験後の変換効率/初期変換効率の比
5:90%以上
4:70%以上、90%未満
3:50%以上、70%未満
2:30%以上、50%未満
1:30%未満
尚、実用上に耐えうるのはランク3以上である。得られた結果を表1に示す。
(5-level rank evaluation)
Ratio of conversion efficiency / initial conversion efficiency after forced degradation test 5: 90% or more 4: 70% or more, less than 90% 3: 50% or more, less than 70% 2: 30% or more, less than 50% 1: less than 30% Note that rank 3 or higher can withstand practical use. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2012000599
Figure 2012000599

本発明によって、非常に短時間で効率よく、耐久性に優れたバリアフィルム、およびそれを用いた耐久性の高い有機電子デバイス、およびそれらの製造法を提供することが出来る。   According to the present invention, it is possible to provide a barrier film excellent in durability and efficiency in a very short time, a highly durable organic electronic device using the barrier film, and a method for producing them.

1 基材
2 バリア層(下層)
3 バリア層(上層)
4 平滑層
5 ブリードアウト防止層
1 base material 2 barrier layer (lower layer)
3 Barrier layer (upper layer)
4 Smooth layer 5 Bleed-out prevention layer

Claims (5)

実質的に水蒸気バリア性を有さない基材上に、ポリシラザン化合物とアミン化合物を含有する塗布液を塗布、乾燥後に真空紫外光を照射することによりケイ素化合物からなる水蒸気バリア層を少なくとも2層以上形成する際、該基材に近い側に用いる塗布液が含有するアミン化合物の沸点が、該基材から遠い側に用いる塗布液が含有するアミン化合物の沸点よりも高いことを特徴とするバリアフィルムの製造方法。   A coating solution containing a polysilazane compound and an amine compound is coated on a substrate that does not substantially have a water vapor barrier property, and at least two or more water vapor barrier layers composed of a silicon compound are irradiated by irradiating vacuum ultraviolet light after drying. When forming, a barrier film characterized in that the boiling point of the amine compound contained in the coating solution used on the side closer to the substrate is higher than the boiling point of the amine compound contained in the coating solution used on the side far from the substrate. Manufacturing method. 前記アミン化合物の沸点が、塗布溶媒の沸点よりも高いアミン化合物であることを特徴とする請求項1に記載のバリアフィルムの製造方法。但し、該アミン化合物の沸点は、アミン化合物を2種以上用いる場合は、用いたアミン化合物の中で最低沸点を示すアミン化合物の沸点を該アミン化合物の沸点とする。   The method for producing a barrier film according to claim 1, wherein the amine compound has a boiling point higher than that of the coating solvent. However, regarding the boiling point of the amine compound, when two or more amine compounds are used, the boiling point of the amine compound showing the lowest boiling point among the amine compounds used is the boiling point of the amine compound. 請求項1又は2に記載のバリアフィルムの製造方法により製造されたことを特徴とするバリアフィルム。   A barrier film produced by the method for producing a barrier film according to claim 1. 請求項3に記載のバリアフィルムを用いて、接着剤を介して有機光電変換素子を封止することを特徴とする有機電子デバイスの製造方法。   A method for producing an organic electronic device, comprising sealing an organic photoelectric conversion element through an adhesive using the barrier film according to claim 3. 請求項4に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする有機電子デバイス。   An organic electronic device manufactured by the manufacturing method according to claim 4.
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