JP2012076385A - Gas barrier film, method of manufacturing gas barrier film, and organic electronic device having the gas barrier film - Google Patents

Gas barrier film, method of manufacturing gas barrier film, and organic electronic device having the gas barrier film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film which has high gas barrier property, maintains the high gas barrier property even after being bent and has the high stability, to provide a method of manufacturing a gas barrier film which has high productivity and manufactures the gas barrier film inexpensively, and to provide an organic electronic device having the gas barrier film.SOLUTION: The gas barrier film having a first high gas barrier region, a moisture trap region and a second high gas barrier region in this order from a support side has such a gas barrier property that water vapor permeability (water vapor transmission rate:25±0.5°C, relative humidity (90±2)%RH)(WVTR(g/m/day)) measured according to JIS K 7129B method from the support to the first high gas barrier region is 2×10to 1×10, wherein the second high gas barrier region is made of a silicon compound layer, the moisture trap layer is made of a silicon compound layer containing nitrogen atom originated from a silazane compound.

Description

本発明は、主に電子デバイス等のパッケージ、または有機光電変換素子(有機太陽電池)や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)、液晶等のプラスチック基板といった、ディスプレイ材料に用いられるガスバリア性フィルム、ガスバリア性フィルムの製造方法、及び該ガスバリア性フィルムを有する有機電子デバイスに関する。   The present invention mainly relates to a gas barrier used for a display material such as a package such as an electronic device, or an organic photoelectric conversion element (organic solar battery), an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element), and a plastic substrate such as a liquid crystal. The present invention relates to a conductive film, a method for producing a gas barrier film, and an organic electronic device having the gas barrier film.

従来から、プラスチック基板やフィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物の薄膜を形成したガスバリアフィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。   Conventionally, a gas barrier film in which a metal oxide thin film such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide or the like is formed on the surface of a plastic substrate or film is used for packaging of goods and foods that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen. It is widely used in packaging applications to prevent the alteration of industrial products and pharmaceuticals.

また、包装用途以外にも液晶表示素子、光電変換素子(太陽電池)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)基板等で使用されている。   In addition to packaging applications, they are used in liquid crystal display elements, photoelectric conversion elements (solar cells), organic electroluminescence (organic EL) substrates, and the like.

このような液晶表示素子等の分野での包装材料としてアルミ箔等が広く用いられているが、使用後の廃棄処理が問題となっている。その他にもアルミ箔等は、基本的には不透明であり、外から内容物を確認することができないという課題を抱えており、さらに、太陽電池用材料では透明性が求められており、適用することができない。   Aluminum foil or the like is widely used as a packaging material in the field of such a liquid crystal display element or the like, but disposal treatment after use is a problem. In addition, aluminum foil, etc. is basically opaque and has the problem that the contents cannot be confirmed from the outside. Furthermore, transparency is required for solar cell materials, and it is applied. I can't.

特に、液晶表示素子、有機EL素子、光電変換素子等への応用が進んでいる透明基材には、近年、軽量化、大型化という要求がある。さらに該要求に加え、ロール・トゥ・ロールでの生産が可能であること、長期信頼性や形状の自由度が高いこと、曲面表示が可能であること等の高度な要求が加わり、重くて割れやすく大面積化が困難な厚膜のガラス基板に代わって透明プラスチック等のフィルム基材が採用され始めている。   In particular, transparent substrates that have been applied to liquid crystal display elements, organic EL elements, photoelectric conversion elements, and the like have recently been required to be lightweight and large. In addition to these requirements, advanced requirements such as being capable of roll-to-roll production, high long-term reliability and high degree of freedom in shape, and the ability to display curved surfaces are added, resulting in heavy and cracking. Instead of thick glass substrates that are easy to increase in area, film base materials such as transparent plastics have begun to be used.

しかしながら、透明プラスチック等のフィルム基材はガラスに対しガスバリア性が劣るという問題がある。例えば、有機光電変換素子用の材料として用いた場合、ガスバリア性が劣る基材を用いると、水蒸気や空気が浸透して有機膜が劣化し、光電変換効率あるいは耐久性等を損なう要因となる。   However, a film substrate such as a transparent plastic has a problem that the gas barrier property is inferior to glass. For example, when used as a material for an organic photoelectric conversion element, if a base material with poor gas barrier properties is used, water vapor or air penetrates and the organic film deteriorates, which becomes a factor that impairs photoelectric conversion efficiency or durability.

また、電子デバイス用基板としてプラスチック等のフィルム基板を用いた場合には、酸素が基板を透過して電子デバイス内に浸透、拡散し、デバイスを劣化させてしまうことや、電子デバイス内で求められる真空度を維持できないといった問題を引き起こす。   In addition, when a film substrate such as plastic is used as a substrate for an electronic device, oxygen permeates the substrate and penetrates and diffuses into the electronic device, and the device is deteriorated or required in the electronic device. This causes a problem that the degree of vacuum cannot be maintained.

このような問題を解決するためにフィルム基板上に金属酸化物薄膜を形成してガスバリアフィルム基材とすることが知られている。包装材や液晶表示素子に使用されるガスバリアフィルムとしては、プラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着したものや酸化アルミニウムを蒸着したものが知られている。   In order to solve such problems, it is known to form a metal oxide thin film on a film substrate to form a gas barrier film substrate. As gas barrier films used for packaging materials and liquid crystal display elements, those obtained by depositing silicon oxide or aluminum oxide on plastic films are known.

また、真空プロセスが必要な蒸着法ではなく、大気圧下での形成が可能な大気圧プラズマによりガスバリア層を形成する方法として、高いエネルギー密度で安定なプラズマ放電が可能な成膜方法も提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。   In addition, as a method of forming a gas barrier layer by atmospheric pressure plasma that can be formed under atmospheric pressure, not a vapor deposition method that requires a vacuum process, a film forming method capable of stable plasma discharge at a high energy density has also been proposed. (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).

上記の特許文献1、2では、高いガスバリア性を有するシリカ膜をポリエチレンテレフタレート(PET)等のフレキシビリティを有するプラスチックフィルム上に形成した時のヒビ割れを防止するため、バリア層の膜厚方向の炭素成分に分布を持たせ、基材側ほど膜の硬度が低くなる応力緩和設計を行っている。   In the above Patent Documents 1 and 2, in order to prevent cracking when a silica film having a high gas barrier property is formed on a flexible plastic film such as polyethylene terephthalate (PET), A stress relaxation design is performed in which the carbon component is distributed and the hardness of the film decreases toward the base material.

この方法によれば、ヒビ割れ発生を防止した高ガスバリア性フィルムを形成することが可能である一方、緻密なバリア膜を得るために成膜を超低速で行う必要があり、結果、非常にコストが高くなってしまうという問題を抱えている。   According to this method, while it is possible to form a high gas barrier film that prevents the occurrence of cracks, it is necessary to carry out film formation at an ultra-low speed in order to obtain a dense barrier film. Have the problem of becoming expensive.

一方で、簡便な塗布プロセスで成膜が可能な方法として、ポリシラザン等の珪素化合物の塗布液を基材上に塗布した膜に転化処理を施すことで、転化したシリカ膜からなるガスバリア層を形成する方法もいくつか知られている(例えば、特許文献3、特許文献4及び特許文献5参照)。   On the other hand, as a method capable of forming a film by a simple coating process, a gas barrier layer made of a converted silica film is formed by subjecting a film obtained by applying a coating solution of a silicon compound such as polysilazane onto a substrate. Some methods are also known (see, for example, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5).

特許文献3では、ポリシラザン塗布膜を大気圧下における酸素プラズマ放電処理によりシリカ膜に転化するプロセスの開示があり、真空プロセスを必要とせずにガスバリア層の形成が可能である。   Patent Document 3 discloses a process for converting a polysilazane coating film into a silica film by an oxygen plasma discharge treatment under atmospheric pressure, and a gas barrier layer can be formed without requiring a vacuum process.

しかしながら、得られた膜の水蒸気透過率は、0.35g/(m・24h)と、前述したようなデバイスに適用が可能なガスバリア層とはとても言えない。一般的に、有機光電変換素子に適用するために求められるガスバリア層の水蒸気透過率は、1×10−2g/(m・24h)を大きく下回る必要があると言われている。 However, the water vapor transmission rate of the obtained film is 0.35 g / (m 2 · 24 h), which cannot be said to be a gas barrier layer applicable to the device as described above. Generally, it is said that the water vapor transmission rate of a gas barrier layer required for application to an organic photoelectric conversion element needs to be significantly lower than 1 × 10 −2 g / (m 2 · 24 h).

一方、特許文献4、特許文献5では、ポリシラザンを転化して緻密なシリカ膜を形成する方法として、ポリシラザン塗布膜に紫外線を照射する方法が開示されている。この方法によれば、脱水縮合を経由しない直接酸化により反応が進行すると考えられているため、より低温でのシリカ転化が可能となり、樹脂フィルム上にガスバリア層を形成する上で、大変有効な方法と言える。   On the other hand, Patent Documents 4 and 5 disclose a method of irradiating a polysilazane coating film with ultraviolet rays as a method of forming a dense silica film by converting polysilazane. According to this method, since it is thought that the reaction proceeds by direct oxidation without going through dehydration condensation, silica conversion at a lower temperature becomes possible, and a very effective method for forming a gas barrier layer on a resin film. It can be said.

しかしながら、特許文献4では、低温・高速形成を目的としているものの、紫外線照射処理に1分、それに加え、更に高湿高温下処理に3分〜2時間を要しており、低コスト化の観点から、十分な高速形成とは言い難い。   However, although Patent Document 4 aims at low-temperature and high-speed formation, it requires 1 minute for ultraviolet irradiation treatment, and further 3 minutes to 2 hours for high-humidity and high-temperature treatment. Therefore, it cannot be said that the formation is sufficiently fast.

また、特許文献4では、全てのポリシラザン塗布膜をシリカ転化していると考えられるが、高湿高温下処理と必ず組み合わせていることから、ガスバリア性がほとんど期待できないシラノール基を多く含むシリカ転化膜がバリア層構成の中心と考えられる。これは、実施例の水蒸気透過率が最もよいレベルで6×10−1しかないことからも支持される。このような−1乗レベルの水蒸気透過率では、前述したように有機光電変換素子などの有機電子デバイス用バリアフィルムとして適用することはできない。 Further, in Patent Document 4, it is considered that all the polysilazane coating films are converted to silica, but since they are always combined with high-humidity and high-temperature treatment, a silica conversion film containing a large amount of silanol groups, which can hardly be expected to have a gas barrier property. Is considered the center of the barrier layer configuration. This is also supported by the fact that the water vapor transmission rate of the example is only 6 × 10 −1 at the best level. Such a water vapor transmission rate of −1 power level cannot be applied as a barrier film for organic electronic devices such as organic photoelectric conversion elements as described above.

同様に、特許文献5でも低温形成を目的としているが、紫外線照射に3時間を要しており、とても実用レベルとは程遠いものであった。   Similarly, Patent Document 5 aims at low temperature formation, but it took 3 hours for ultraviolet irradiation, which was far from the practical level.

さらに、特許文献5では、酸素供給量大過剰下でのUVオゾン酸化を長時間行うことにより、全てのポリシラザン塗布膜をシリカ転化している(Si−N結合がほぼ完全にない高純度なSiO薄膜を形成している)。このように形成したシリカ膜のみを樹脂基材上に設けてガスバリア性フィルムを作製した場合、転化シリカ膜収縮時に残留する内部応力や無機(ガラス)膜自体の特性として、非常に割れ易く、結果、欠陥の多い膜となることが考えられる。このように、単純に高純度なSiO薄膜の膜厚を厚くしたり、積層して厚膜化したとしても、マイクロクラック、ナノクラックなどの発生を抑えることはできないため、高いガスバリア性を安定に得ることは難しいと言える。このような割れの問題の解決策のひとつとして、樹脂などの中間層を積層するバリア層間に設ける方法などが考えられるが、塗膜工程数倍増によるコストアップや、無機バリア層との接着不良による性能劣化、あるいは、中間層サイドからのガス透過による性能劣化などの懸念があり、低コスト化と高ガスバリア性の両立は難しいとされているのが現状である。 Furthermore, in Patent Document 5, all polysilazane coating films are converted into silica by performing UV ozone oxidation under a large excess of oxygen supply for a long time (high-purity SiO having almost no Si—N bonds). 2 thin film). When a gas barrier film is prepared by providing only the silica film thus formed on the resin base material, the internal stress remaining when the converted silica film shrinks and the characteristics of the inorganic (glass) film itself are very easy to break. It can be considered that the film has many defects. In this way, even if the thickness of the high-purity SiO 2 thin film is simply increased or laminated to increase the thickness, it is not possible to suppress the occurrence of microcracks, nanocracks, etc. It can be said that it is difficult to obtain. One possible solution to the problem of cracking is to provide an intermediate layer such as a resin between the barrier layers. However, this is due to a cost increase due to a doubling of the coating process and poor adhesion to the inorganic barrier layer. At present, there are concerns about performance degradation or performance degradation due to gas permeation from the side of the intermediate layer, and it is difficult to achieve both cost reduction and high gas barrier properties.

よって、ロール・トゥ・ロールかつ安いコストで、生産性よくガスバリア性の高いバリアフィルムを製造するためには、高速製膜かつ、高速処理が必須である。   Therefore, high-speed film formation and high-speed processing are indispensable for producing a barrier film with roll-to-roll, low cost, high productivity and high gas barrier properties.

特開2004−84027号公報JP 2004-84027 A 特開2008−56967号公報JP 2008-56967 A 特開2007−237588号公報JP 2007-237588 A 特開平10−279362号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-279362 特開2008−159824号公報JP 2008-159824 A

本発明の目的は、ガスバリア性が高く、屈曲後も高いガスバリア性を維持する、安定性の高いガスバリア性フィルムを提供すること、生産性が高く安価に製造可能な該ガスバリア性フィルムの製造方法を提供すること、及び、該ガスバリア性フィルムを有する有機電子デバイスを提供することである。   An object of the present invention is to provide a highly stable gas barrier film that has a high gas barrier property and maintains a high gas barrier property even after bending, and a method for producing the gas barrier film that is highly productive and can be manufactured at low cost. It is to provide an organic electronic device having the gas barrier film.

本発明では、ロール・トゥ・ロールが可能で生産性の高い塗布方式による製膜、及び、高速処理が可能な紫外線照射プロセスに加えて、侵入してきた水分をトラップする機能を有する水分トラップ領域を2つの高バリア性領域に挟んだ特異的な構造を有するガスバリア層構成と組み合わせることで、高いガスバリア性及び安定性を有するガスバリアフィルムを生産性よく安価に提供することができた。   In the present invention, in addition to film formation by a coating method capable of roll-to-roll and high productivity, and an ultraviolet irradiation process capable of high-speed processing, a moisture trap region having a function of trapping invading moisture is provided. By combining with a gas barrier layer configuration having a specific structure sandwiched between two high-barrier regions, a gas barrier film having high gas barrier properties and stability could be provided at low cost with high productivity.

本発明の上記課題は、以下の構成により達成された。   The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.

1.支持体側から第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高ガスバリア性領域をこの順に有するガスバリア性フィルムにおいて、支持体から第1の高ガスバリア性領域までを形成したときのJIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)(WVTR(g/m/day))が2×10−2〜1×10−3であり、第2の高ガスバリア性領域はケイ素化合物を含有し、水分トラップ領域がシラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有することを特徴とするガスバリア性フィルム。 1. JIS K 7129B when forming from the support to the first high gas barrier region in the gas barrier film having the first high gas barrier region, the moisture trap region, and the second high gas barrier region in this order from the support side Water vapor permeability (water vapor permeability: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) (WVTR (g / m 2 / day)) measured according to the method is 2 × 10 −2 to 1 × 10 A gas barrier film, wherein the second high gas barrier region contains a silicon compound and the moisture trap region contains a silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound.

2.前記第1の高ガスバリア性領域、及び前記第2の高ガスバリア性領域に、二酸化ケイ素を含有することを特徴とする前記1に記載のガスバリア性フィルム。   2. 2. The gas barrier film as described in 1 above, wherein silicon dioxide is contained in the first high gas barrier region and the second high gas barrier region.

3.前記水分トラップ領域において、窒素原子を含有するケイ素化合物の原子組成比が、Si:O:N=1:0.15〜0.85:0.15〜0.85であることを特徴とする前記1または2に記載のガスバリア性フィルム。   3. In the moisture trap region, the atomic composition ratio of the silicon compound containing nitrogen atoms is Si: O: N = 1: 0.15 to 0.85: 0.15 to 0.85, 3. The gas barrier film according to 1 or 2.

4.支持体側から第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高ガスバリア性領域をこの順に有するガスバリア性フィルムの製造方法において、支持体から第1の高ガスバリア性領域までを形成したときのJIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)(WVTR(g/m/day))が2×10−2〜1×10−3である第1の高ガスバリア性領域上に、パーヒドロポリシラザンを含有する組成物の塗布液を塗布した後、転化処理することで、シラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する水分トラップ領域と、ケイ素化合物を含有する第2の高ガスバリア性領域をこの順に形成することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。 4). In the method for producing a gas barrier film having the first high gas barrier region, the moisture trap region, and the second high gas barrier region in this order from the support side, when forming from the support to the first high gas barrier region Water vapor transmission rate (water vapor transmission rate: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) (WVTR (g / m 2 / day)) measured according to the JIS K 7129B method is 2 × 10 −2 to A silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound by applying a coating solution of a composition containing perhydropolysilazane on the first high gas barrier region which is 1 × 10 −3 and then performing a conversion treatment. A method for producing a gas barrier film comprising forming a moisture trap region containing a second high gas barrier region containing a silicon compound in this order

5.前記転化処理が紫外線照射であることを特徴とする前記4に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   5. 5. The method for producing a gas barrier film as described in 4 above, wherein the conversion treatment is ultraviolet irradiation.

6.前記1〜3に記載のガスバリア性フィルムを有することを特徴とする有機電子デバイス。   6). An organic electronic device comprising the gas barrier film according to any one of 1 to 3 above.

本発明により、ガスバリア性が高く、屈曲後も高いガスバリア性を維持する、安定性の高いガスバリア性フィルム、及び、生産性が高く安価に製造可能な該ガスバリア性フィルムの製造方法を提供し、かつ、該ガスバリア性フィルムを有する有機電子デバイスを提供することができた。   The present invention provides a highly stable gas barrier film that has a high gas barrier property and maintains a high gas barrier property even after bending, and a method for producing the gas barrier film that is highly productive and can be manufactured at low cost, and An organic electronic device having the gas barrier film could be provided.

バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of a bulk hetero junction type organic photoelectric conversion element. p−i−nの三層構成の光電変換層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of an organic photoelectric conversion element provided with the photoelectric converting layer of the three-layer structure of p-i-n. タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell which consists of an organic photoelectric conversion element provided with a tandem-type bulk heterojunction layer. 本発明のガスバリア性フィルムの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the gas barrier film of this invention.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention, its components, and embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.

〈ガスバリア性フィルム〉
初めに、本発明のガスバリア性フィルムについて説明する。
<Gas barrier film>
First, the gas barrier film of the present invention will be described.

本発明のガスバリア性フィルムは、支持体側から第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高バリア性領域をこの順に有することを特徴とする。   The gas barrier film of the present invention is characterized by having a first high gas barrier region, a moisture trap region, and a second high barrier region in this order from the support side.

本発明のガスバリア性フィルムにおいて、支持体から第1の高ガスバリア性領域まで形成されたフィルムのJIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)(WVTR(g/m/day))は2×10−2〜1×10−3である。 In the gas barrier film of the present invention, the water vapor permeability (water vapor permeability: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90) of the film formed from the support to the first high gas barrier region was measured according to the JIS K 7129B method. ± 2)% RH) (WVTR (g / m 2 / day)) is 2 × 10 −2 to 1 × 10 −3 .

また、本発明において、第2の高ガスバリア性領域にはケイ素化合物を含有し、水分トラップ領域にはシラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有することを特徴とする。   In the present invention, the second high gas barrier region contains a silicon compound, and the moisture trap region contains a silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound.

本発明のガスバリア性フィルムのガスバリア性としては、JIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、9×10−4g/(m・24h)以下であることが好ましく、より好ましくは9×10−5g/(m・24h)以下である。 As the gas barrier property of the gas barrier film of the present invention, the water vapor permeability measured according to the JIS K 7129B method (water vapor permeability: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) is 9 × 10 It is preferably 4 g / (m 2 · 24 h) or less, more preferably 9 × 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less.

また、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過率(酸素透過度)が0.01ml/(m・0.1MPa/day)以下であることが好ましく、より好ましくは0.001ml/(m・0.1MPa/day)以下である。 The oxygen permeability (oxygen permeability) measured by a method according to JIS K 7126-1987 is preferably 0.01 ml / (m 2 · 0.1 MPa / day) or less, more preferably 0.8. 001 ml / (m 2 · 0.1 MPa / day) or less.

続いて、本発明のガスバリア性フィルムを構成する各要素について説明する。   Then, each element which comprises the gas barrier film of this invention is demonstrated.

〈第1の高ガスバリア性領域〉
初めに、本発明における第1の高ガスバリア性領域について説明する。
<First high gas barrier region>
First, the first high gas barrier region in the present invention will be described.

本発明における第1の高ガスバリア性領域は、支持体から第1の高ガスバリア性領域まで形成されたフィルムの水蒸気透過率(WVTR(g/m/day))が2×10−2〜1×10−3のガスバリア性を満たすものとなれば、材料や層構成に特に限定はない。 In the first high gas barrier region in the present invention, the water vapor permeability (WVTR (g / m 2 / day)) of the film formed from the support to the first high gas barrier region is 2 × 10 −2 to 1. If it will satisfy | fill gas barrier property of * 10 < -3 >, there will be no limitation in particular in a material and a layer structure.

第1の高ガスバリア性領域に適用可能な具体的な材料としては、無機酸化物、無機窒化物、あるいは、無機酸窒化物が挙げられる。例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、酸化インジウム・スズ(ITO)などの金属酸化物や、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などの金属窒化物、金属酸窒化物などが挙げられる。また、アルミニウム、白金、金、銀、ニッケル、クロムなどの金属も挙げることができる。金属フィルムをプラスチックフィルム上に形成する方法としては、後述するような蒸着法やスパッタリング法などが適用できるが、アルミ箔などをプラスチックフィルムに貼り合わせてもよい。   Specific materials applicable to the first high gas barrier region include inorganic oxides, inorganic nitrides, and inorganic oxynitrides. For example, metal oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, indium tin oxide (ITO), metal nitrides such as silicon nitride and silicon oxynitride, metal oxynitrides Etc. Moreover, metals, such as aluminum, platinum, gold | metal | money, silver, nickel, chromium, can also be mentioned. As a method for forming the metal film on the plastic film, a vapor deposition method or a sputtering method as described later can be applied, but an aluminum foil or the like may be bonded to the plastic film.

上述した材料の中では、透明性が高い点で、無機酸化物、無機窒化物、あるいは、無機酸窒化物が好ましい。なかでも、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などのケイ素化合物がより好ましく、二酸化ケイ素が最も好ましい。   Among the materials described above, inorganic oxides, inorganic nitrides, or inorganic oxynitrides are preferable because of their high transparency. Of these, silicon compounds such as silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride are more preferable, and silicon dioxide is most preferable.

ここで、本発明における二酸化ケイ素とは、原子組成比において、Si:O=1:1.8〜2.2の範囲のものを含み、更にN原子をSi:N=1:0.01〜0.2程度含んでいても構わない。   Here, the silicon dioxide in the present invention includes an atomic composition ratio in the range of Si: O = 1: 1.8 to 2.2, and further includes N atoms in Si: N = 1: 0.01 to It may contain about 0.2.

第1の高ガスバリア性領域を形成する方法としては、前述したガスバリア性を満たすことができれば特に制限はないが、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布プロセスが挙げられ、材料に応じて適宜選択可能である。   The method for forming the first high gas barrier region is not particularly limited as long as the gas barrier property described above can be satisfied. However, the vacuum deposition method, the molecular beam epitaxial growth method, the ion cluster beam method, the low energy ion beam method, the ion Dry processes such as plating, CVD, sputtering, atmospheric pressure plasma, spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, die coating, etc. The application process can be selected, and can be appropriately selected depending on the material.

これらのうち、ドライプロセスとしては、大気圧下でのロール・トゥ・ロールプロセスが可能である点で大気圧プラズマ法が好ましい。   Among these, as the dry process, the atmospheric pressure plasma method is preferable because a roll-to-roll process under atmospheric pressure is possible.

また、安全性が高く、簡便でより低コストでの膜形成が可能である点で、塗布プロセスがより好ましい。   In addition, the coating process is more preferable because it is highly safe, can be formed easily and at a lower cost.

塗布プロセスで膜形成を行う場合、例えば、無機酸化物の微粒子分散液を塗布後乾燥する方法や、アルコキシド体などの前駆体から無機酸化物膜を形成するゾルゲル法などを適用することができるが、シラザン化合物やシロキサン化合物、アルキルシランやアルコキシシランなどの塗布膜に転化処理を施すことで、ケイ素酸化物膜を得る方法が、より高いガスバリア性を短時間かつ簡便に形成可能な点でより好ましい。より具体的には、パーヒドロポリシラザン、ヘキサメチルジシラザン、シルセスキオキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルシラン、トリメチルメトキシシラン、テトラエトキシシランなどを挙げることができる。   When film formation is performed by a coating process, for example, a method of drying after applying a fine particle dispersion of an inorganic oxide or a sol-gel method of forming an inorganic oxide film from a precursor such as an alkoxide body can be applied. In addition, a method of obtaining a silicon oxide film by applying a conversion treatment to a coating film such as a silazane compound, a siloxane compound, an alkylsilane, or an alkoxysilane is more preferable because a higher gas barrier property can be easily formed in a short time. . More specifically, perhydropolysilazane, hexamethyldisilazane, silsesquioxane, hexamethyldisiloxane, tetramethylsilane, trimethylmethoxysilane, tetraethoxysilane and the like can be mentioned.

そのなかでも、より緻密な二酸化ケイ素膜が得られる点で、パーヒドロポリシラザンを含有する組成物から形成することが最も好ましい。パーヒドロポリシラザンを含有する組成物から二酸化ケイ素膜を形成する方法については、後述する第2の高ガスバリア性領域を形成する方法と同様である。   Among these, it is most preferable to form from a composition containing perhydropolysilazane in that a denser silicon dioxide film can be obtained. The method for forming the silicon dioxide film from the composition containing perhydropolysilazane is the same as the method for forming the second high gas barrier region described later.

〈支持体〉
次に、本発明における支持体について説明する。
<Support>
Next, the support body in this invention is demonstrated.

本発明における支持体としては、本発明における第1の高ガスバリア性領域を保持することができるものであれば特に限定はされないが、ロール・トゥ・ロールなどの大量生産に適用可能で、取り扱い易く、低コスト化が可能な点で、プラスチックフィルムが好ましい。   The support in the present invention is not particularly limited as long as it can hold the first high gas barrier region in the present invention, but is applicable to mass production such as roll-to-roll and is easy to handle. A plastic film is preferable in that the cost can be reduced.

プラスチックフィルムとしては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ナイロン(Ny)、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド等の各樹脂フィルム、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルム(製品名Sila−DEC、チッソ株式会社製)、更には前記樹脂を2層以上積層して成る樹脂フィルム等を挙げることができる。   Examples of the plastic film include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyarylate, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE ), Polypropylene (PP), Polystyrene (PS), Nylon (Ny), Aromatic polyamide, Polyetheretherketone, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyimide, Polyetherimide, and other resin films, Sil with organic-inorganic hybrid structure A heat-resistant transparent film (product name: Sila-DEC, manufactured by Chisso Corporation) having sesquioxane as a basic skeleton, and a resin film formed by laminating two or more layers of the above resin can be used.

コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)などが好ましく用いられ、また、光学的透明性、耐熱性、無機層、ガスバリア層との密着性の点においては、有機無機ハイブリッド構造を有するシルセスキオキサンを基本骨格とした耐熱透明フィルムを好ましく用いることができる。   In terms of cost and availability, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC) and the like are preferably used, and optical transparency, heat resistance, inorganic layer, In terms of adhesion to the gas barrier layer, a heat-resistant transparent film having a basic skeleton of silsesquioxane having an organic-inorganic hybrid structure can be preferably used.

本発明に係る支持体の厚みとして、5μm〜500μmの範囲が好ましく、更に好ましくは25μm〜250μmの範囲である。   The thickness of the support according to the present invention is preferably in the range of 5 μm to 500 μm, more preferably in the range of 25 μm to 250 μm.

また、本発明に係る支持体は透明であることが好ましい。支持体が透明であり、支持体上に形成する層も透明であることにより、透明なガスバリアフィルムとすることが可能となるため、光電変換素子(太陽電池)等の透明基板とすることも可能となるからである。   The support according to the present invention is preferably transparent. Since the support is transparent and the layer formed on the support is also transparent, it becomes possible to make a transparent gas barrier film, so it can also be used as a transparent substrate such as a photoelectric conversion element (solar cell). Because it becomes.

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

また、上記に挙げた樹脂等を用いたプラスチックフィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   Moreover, the unstretched film may be sufficient as the plastic film using the resin etc. which were mentioned above, and a stretched film may be sufficient as it.

本発明に用いられるプラスチックフィルム支持体としては、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の支持体を製造することができる。   The plastic film support used in the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched 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.

また、未延伸の支持体を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、支持体の流れ(縦軸)方向、または支持体の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸支持体を製造することができる。この場合の延伸倍率は、支持体の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2倍〜10倍が好ましい。   Further, the unstretched support is uniaxially stretched, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular-type simultaneous biaxial stretching, and other known methods, such as the flow (vertical axis) direction of the support, or A stretched support can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the support (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the support, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction, respectively.

また、本発明に係るプラスチックフィルムにおいては、有機層または無機層を形成する前にコロナ処理を施してもよい。   Moreover, in the plastic film which concerns on this invention, you may give a corona treatment before forming an organic layer or an inorganic layer.

また、本発明における支持体上に、第1の高ガスバリア性領域を形成する際、形成する層の支持体表面に対する密着性を向上する目的で、アンカーコート剤層を形成してもよい。   Further, when the first high gas barrier region is formed on the support in the present invention, an anchor coating agent layer may be formed for the purpose of improving the adhesion of the layer to be formed to the support surface.

このアンカーコート剤層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等を、1または2種以上併せて使用することができる。   Examples of the anchor coating agent used in this anchor coating agent layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene vinyl alcohol resin, vinyl modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. Can be used alone or in combination.

これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により支持体上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。   Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the support by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to.

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

本発明において、支持体と第1の高ガスバリア性領域との間に、ガスバリア性領域にかかる応力を緩和するための応力緩和層、樹脂支持体の表面を平滑化するための平滑層、樹脂支持体からのブリードアウトを防止するためのブリードアウト防止層などを設けることが好ましい。以下に、応力緩和層、平滑層、ブリードアウト防止層について説明する。   In the present invention, between the support and the first high gas barrier region, a stress relaxation layer for relaxing stress applied to the gas barrier region, a smooth layer for smoothing the surface of the resin support, and a resin support It is preferable to provide a bleed-out preventing layer for preventing bleed-out from the body. Below, a stress relaxation layer, a smooth layer, and a bleed-out prevention layer are demonstrated.

(応力緩和層)
樹脂支持体上に、第1の高ガスバリア性領域を前駆体化合物から塗布形成する場合などは特に、例えば、シラザン化合物がケイ素酸化物に転化する際、高密度化し膜の収縮が起こるため、応力が集中することでケイ素酸化物層にクラックが発生するなどの問題が生じることがある。また、取り扱い時やフィルム搬送時に受ける屈曲応力により、クラックが発生する懸念もある。
(Stress relaxation layer)
In particular, when the first high gas barrier region is coated and formed on the resin support from the precursor compound, for example, when the silazane compound is converted into silicon oxide, the density is increased and the film shrinks. Concentration of may cause problems such as generation of cracks in the silicon oxide layer. In addition, there is a concern that cracks may occur due to bending stress received during handling or film conveyance.

そこで、例えば、樹脂支持体とケイ素酸化物層の中間に位置するような硬度、密度あるいは弾性率などの物性値を有する応力緩和層を設けると、クラック発生などを抑制する効果があると考えている。   Therefore, for example, if a stress relaxation layer having physical properties such as hardness, density or elastic modulus located between the resin support and the silicon oxide layer is provided, it is considered that there is an effect of suppressing the occurrence of cracks. Yes.

具体的には、後述する平滑層に用いられるようなシリカ粒子を含むアクリル樹脂や、本発明の第1、第2の高ガスバリア性領域を形成するために用いられるシラザン化合物やシロキサン化合物などから該応力緩和層を形成することが可能である。例えば、密度などを上層の高ガスバリア性領域より低くなるように応力緩和層を設計する場合、高ガスバリア性領域と同じ材料を用いても、転化反応の進行度を転化方法や転化条件の選択、あるいは設ける層の膜厚などを適宜選択することによって制御することが可能である。また、得られる膜密度自体を応力緩和層に用いる材料の選択によって制御することも可能である。   Specifically, the acrylic resin containing silica particles used for the smooth layer described later, the silazane compound or the siloxane compound used for forming the first and second high gas barrier regions of the present invention, and the like. It is possible to form a stress relaxation layer. For example, when designing the stress relaxation layer so that the density is lower than the upper high gas barrier region, even if the same material as the high gas barrier region is used, the progress of the conversion reaction is selected by the conversion method and conversion conditions, Alternatively, it can be controlled by appropriately selecting the thickness of the layer to be provided. It is also possible to control the obtained film density itself by selecting the material used for the stress relaxation layer.

具体的な材料としては、例えば、オルガノポリシラザンやパーヒドロポリシラザン、アルコキシシラン、あるいは、それらの混合物などを用いることが好ましい。   As a specific material, for example, organopolysilazane, perhydropolysilazane, alkoxysilane, or a mixture thereof is preferably used.

特に、メチルヒドロポリシラザンなどのオルガノポリシラザンとパーヒドロポリシラザンの混合物を該応力緩和層として用い、高ガスバリア性領域にパーヒドロポリシラザンを用いた場合、硬度、密度あるいは弾性率などの物性値に勾配を持たせることでバリアフィルムの曲げに対する応力を緩和する機能を持たせることができ、また、応力緩和層と高ガスバリア性領域の密着性を向上させることができる点で好ましい。   In particular, when a mixture of an organopolysilazane such as methylhydropolysilazane and perhydropolysilazane is used as the stress relaxation layer, and perhydropolysilazane is used in the high gas barrier region, the physical property values such as hardness, density or elastic modulus have a gradient. It is preferable in that it can have a function of relieving stress against bending of the barrier film and can improve the adhesion between the stress relaxation layer and the high gas barrier region.

オルガノポリシラザンとパーヒドロポリシラザンの混合比率は、望みの物性値に制御する目的で適宜選択すればよく、特に制限はない。例えば、オルガノポリシラザンの比率が高くなると、密度は低く設定でき、また、パーヒドロポリシラザンの比率が高くなると、密度は高く設定できる。   The mixing ratio of the organopolysilazane and perhydropolysilazane may be appropriately selected for the purpose of controlling the desired physical property value, and is not particularly limited. For example, when the ratio of organopolysilazane is high, the density can be set low, and when the ratio of perhydropolysilazane is high, the density can be set high.

また、応力緩和層は、樹脂支持体と第1の高ガスバリア性領域間のみならず、例えば、第2の高ガスバリア性領域を複数層設ける場合など、各高ガスバリア性領域間に応力緩和層を交互に設けてもよく、また、外部応力を緩和する目的でガスバリア性フィルムの最上層に設けてもよい。応力緩和層は、熱、湿度、経時で、クラックや層界面での局所的な密着不良等が発生しないような材料構成、あるいは層構成を選択することが好ましい。   In addition, the stress relaxation layer is not only provided between the resin support and the first high gas barrier region, but, for example, when a plurality of second high gas barrier regions are provided, the stress relaxation layer is provided between the high gas barrier regions. They may be provided alternately, or may be provided on the uppermost layer of the gas barrier film for the purpose of relaxing external stress. For the stress relaxation layer, it is preferable to select a material configuration or a layer configuration that does not cause cracks or local adhesion failure at the layer interface with heat, humidity, and time.

(平滑層)
支持体上の平滑層は、突起等が存在する透明樹脂フィルム支持体の粗面を平坦化し、あるいは、透明樹脂フィルム支持体に存在する突起により透明無機化合物層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性樹脂を硬化させて形成される。
(Smooth layer)
The smooth layer on the support flattens the rough surface of the transparent resin film support on which protrusions and the like exist, or fills irregularities and pinholes generated in the transparent inorganic compound layer by the protrusions on the transparent resin film support. Provided for flattening. Such a smooth layer is basically formed 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。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。   As the photosensitive resin 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. 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.

感光性樹脂の組成物は光重合開始剤を含有してもよい。   The composition of the photosensitive resin may contain a photopolymerization initiator.

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。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。   In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing pinholes from being generated in the film.

平滑層の平滑性は、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。この範囲よりも値が小さい場合には、後述の珪素化合物を塗布する段階で、ワイヤーバー、ワイヤレスバーなどの塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合に、塗布性が損なわれる場合がある。また、この範囲よりも大きい場合には、珪素化合物を塗布した後の、凹凸を平滑化することが難しくなる場合がある。   The smoothness of the smooth layer is a value expressed by surface roughness, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. When the value is smaller than this range, the coating property is impaired when the coating means comes into contact with the surface of the smooth layer by a coating method such as a wire bar or a wireless bar in the step of coating a silicon compound described later. There is a case. Moreover, when larger than this range, it may become difficult to smooth the unevenness | corrugation after apply | coating a silicon compound.

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

(平滑層への添加剤)
好ましい態様の一つは、前述の感光性樹脂中に表面に光重合反応性を有する感光性基が導入された反応性シリカ粒子(以下、単に「反応性シリカ粒子」ともいう)を含むものである。
(Additive to smooth layer)
One preferred embodiment includes reactive silica particles (hereinafter also simply referred to as “reactive silica particles”) in which a photosensitive group having photopolymerization reactivity is introduced on the surface of the photosensitive resin.

ここで光重合性を有する感光性基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基に代表される重合性不飽和基などを挙げることができる。また感光性樹脂は、この反応性シリカ粒子の表面に導入された光重合反応性を有する感光性基と光重合反応可能な化合物、例えば、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を含むものであってもよい。   Here, examples of the photopolymerizable photosensitive group include polymerizable unsaturated groups represented by a (meth) acryloyloxy group. The photosensitive resin contains a photopolymerizable photosensitive group introduced on the surface of the reactive silica particles and a compound capable of photopolymerization, for example, an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group. It may be.

また、感光性樹脂としては、このような反応性シリカ粒子や重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物に適宜汎用の希釈溶剤を混合することによって固形分を調整したものを用いることができる。   Moreover, as a photosensitive resin, what adjusted solid content by mixing a general purpose dilution solvent suitably with such a reactive silica particle or the unsaturated organic compound which has a polymerizable unsaturated group can be used.

ここで反応性シリカ粒子の平均粒子径としては、0.001μm〜0.1μmの平均粒子径であることが好ましい。平均粒子径をこのような範囲にすることにより、後述する平均粒子径1μm〜10μmの無機粒子からなるマット剤と組合せて用いることによって、防眩性と解像性とをバランス良く満たす光学特性と、ハードコート性とを兼ね備えた平滑層を形成し易くなる。   Here, the average particle size of the reactive silica particles is preferably 0.001 μm to 0.1 μm. By making the average particle diameter in such a range, by using it in combination with a matting agent composed of inorganic particles having an average particle diameter of 1 μm to 10 μm, which will be described later, optical properties satisfying a good balance between anti-glare properties and resolution. Further, it becomes easy to form a smooth layer having both hard coat properties.

更に平均粒子径として0.001μm〜0.01μmのものを用いることがより好ましい。   Further, it is more preferable to use an average particle diameter of 0.001 μm to 0.01 μm.

平滑層とガスバリア層との密着性を向上し、また、基材の湾曲を防止し、加熱処理を行った場合にクラックの発生を防止し、ガスバリアフィルムの透明性や屈折率などの光学的物性を良好に保持する観点から、平滑層中には、上述の様な無機粒子を質量比として20%〜60%の範囲で含有することが好ましい。   Improves adhesion between the smooth layer and the gas barrier layer, prevents bending of the base material, prevents cracks when heat-treated, and optical properties such as transparency and refractive index of the gas barrier film From the viewpoint of maintaining a good quality, the smooth layer preferably contains the inorganic particles as described above in a mass ratio of 20% to 60%.

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

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

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

本発明に用いられる平滑層の厚みとしては、支持体の平滑性を向上し、更に、支持体の光学特性のバランスを調整し易くなると共に、平滑層を支持体の一方の面にのみ設けた場合における平滑フィルムのカールを防止する観点から、1μm〜10μmの範囲が好ましく、更に好ましくは2μm〜7μmの範囲である。   As the thickness of the smooth layer used in the present invention, the smoothness of the support is improved, and the balance of the optical characteristics of the support is easily adjusted, and the smooth layer is provided only on one surface of the support. From the viewpoint of preventing curling of the smooth film in the case, the range of 1 μm to 10 μm is preferable, and the range of 2 μm to 7 μm is more preferable.

(ブリードアウト防止層)
ブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルムを加熱した際に、フィルム支持体中から未反応のオリゴマーなどが表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で、平滑層を有する支持体の反対面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば、基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。
(Bleed-out prevention layer)
The bleed-out prevention layer is used for the purpose of suppressing the phenomenon that, when a film having a smooth layer is heated, unreacted oligomers are transferred from the film support to the surface and contaminate the contact surface. Provided on the opposite side of the support having a layer. The bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.

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

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

このような無機粒子としては、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種又は2種以上を併せて使用することができる。   As such 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. .

ここで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。   Here, the matting agent composed of inorganic particles is 2 parts by mass or more, preferably 4 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass of the solid content of the bleed-out prevention layer. It is desirable that they are mixed in a proportion of 18 parts by mass or less, more preferably 16 parts by mass or less.

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

以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、マット剤、及び必要に応じて他の成分を配合して、適宜必要に応じて用いる希釈溶剤によって塗布液として調製し、当該塗布液を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 mixed with a hard coat agent, a matting agent, and other components as necessary, and is prepared as a coating solution by using a diluent solvent as necessary, and supports 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.

尚、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプなどから発せられる100nm〜400nm、好ましくは200nm〜400nmの波長領域の紫外線を照射する、又は走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射することにより行うことができる。   In addition, as a method of irradiating with ionizing radiation, ultraviolet rays in a wavelength region of 100 nm 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, etc. 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、支持体の耐熱性を向上させ、更に、支持体の光学特性のバランスを調整し易くなると共に、ブリードアウト防止層を基材の一方の面にのみ設けた場合における支持体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の範囲である。   The thickness of the bleed-out prevention layer improves the heat resistance of the support, makes it easier to adjust the balance of the optical properties of the support, and the bleed-out prevention layer is provided only on one side of the substrate. From the viewpoint of preventing the support from curling, a range of 1 μm to 10 μm is preferable, and a range of 2 μm to 7 μm is more preferable.

〈第2の高ガスバリア性領域〉
本発明において、第2の高ガスバリア性領域はケイ素化合物を含有することを特徴とする。
<Second high gas barrier region>
In the present invention, the second high gas barrier region contains a silicon compound.

本発明における前記ケイ素化合物としては、無機ケイ素化合物であることが好ましく、酸化ケイ素化合物、窒化ケイ素化合物、酸窒化ケイ素化合物、あるいは、それらの混合物を含有することがより好ましく、二酸化ケイ素を含有することが最も好ましい。   The silicon compound in the present invention is preferably an inorganic silicon compound, more preferably contains a silicon oxide compound, a silicon nitride compound, a silicon oxynitride compound, or a mixture thereof, and contains silicon dioxide. Is most preferred.

ここで、本発明における二酸化ケイ素とは、原子組成比において、Si:O=1:1.8〜2.2の範囲のものを含み、更にN原子をSi:N=1:0.01〜0.2程度含んでいても構わない。   Here, the silicon dioxide in the present invention includes an atomic composition ratio in the range of Si: O = 1: 1.8 to 2.2, and further includes N atoms in Si: N = 1: 0.01 to It may contain about 0.2.

また、本発明における第2の高ガスバリア性領域は、水蒸気透過率において少なくとも3×10−2以下のガスバリア性を有していればよいと考えられる。 Moreover, it is thought that the 2nd high gas barrier property area | region in this invention should just have a gas-barrier property of at least 3 * 10 <-2> or less in a water-vapor-permeation rate.

本発明における第2の高ガスバリア性領域は水分トラップ領域と共に形成しているため、直接的にガスバリア性を測定することは難しいが、ガスバリア性を有さない(検出限界以下の)層上に設けられた、第2の高ガスバリア性領域と実質的に同等の二酸化ケイ素を含有する層のガスバリア性を求めれば、それがすなわち第2の高ガスバリア性領域のガスバリア性であると考えている。   Since the second high gas barrier region in the present invention is formed together with the moisture trap region, it is difficult to directly measure the gas barrier property, but it is provided on a layer having no gas barrier property (below the detection limit). If the gas barrier property of the layer containing silicon dioxide substantially equivalent to that of the second high gas barrier region is obtained, it is considered that this is the gas barrier property of the second high gas barrier region.

具体的には、後述する実施例1の比較フィルム1−4Bを高温高湿下処理し、ガスバリア性を有する層が二酸化ケイ素を含有する層のみとなった場合(比較フィルム1−4Aより、シラノール層はガスバリア性を有さないことが分かるが、二酸化ケイ素層は高温高湿下処理後も全く変化しない)のガスバリア性が3×10−2であることから、第2の高ガスバリア性領域である二酸化ケイ素を含有する層のガスバリア性は、3×10−2であることが確認できたと言える。 Specifically, when Comparative Film 1-4B of Example 1 described later was treated under high temperature and high humidity, the layer having gas barrier properties was only a layer containing silicon dioxide (from Comparative Film 1-4A, silanol). It can be seen that the layer has no gas barrier property, but the silicon dioxide layer does not change at all even after treatment under high temperature and high humidity), and the gas barrier property is 3 × 10 −2 , so in the second high gas barrier region It can be said that the gas barrier property of the layer containing a certain silicon dioxide was confirmed to be 3 × 10 −2 .

また、実施例1の比較フィルム1−3Aを高温高湿下処理したフィルムのガスバリア性が、比較フィルム1−4Bと同様に3×10−2であることから、第1の高ガスバリア性領域として適用可能なガスバリア性領域であれば、第2の高ガスバリア性領域としても適用可能であるということができる。 Moreover, since the gas barrier property of the film which processed the comparative film 1-3A of Example 1 under high temperature and high humidity is 3 * 10 <-2 > like the comparative film 1-4B, as a 1st high gas barrier property area | region. It can be said that any applicable gas barrier region can be used as the second high gas barrier region.

別の言い方をすれば、後述する水分トラップ領域がその機能を失わない程度に水分の透過を妨げることが可能なガスバリア性を第1及び第2の高ガスバリア性領域が有していればよい。これは、第1及び第2の高ガスバリア性領域が水分トラップ領域を挟み込むことで、その機能を保持し、本発明の効果が初めて得られるためである。   In other words, it is sufficient that the first and second high gas barrier regions have a gas barrier property that can prevent moisture permeation to such an extent that the moisture trap region described later does not lose its function. This is because the first and second high gas barrier regions sandwich the moisture trap region so that the function is maintained and the effect of the present invention can be obtained for the first time.

ただし、水分トラップ領域は、その機能が故に、通常の環境下では変化し易い領域であるため、単独で安定に形成することが難しい。   However, the moisture trap region is a region that easily changes under normal circumstances because of its function, and thus it is difficult to form the moisture trap region independently.

よって、本発明においては、水分トラップ領域の形成と共に第2の高ガスバリア性領域を形成することで、水分トラップ領域を安定に保持することが可能となった。   Therefore, in the present invention, the moisture trap region can be stably held by forming the second high gas barrier region together with the formation of the moisture trap region.

具体的には、シラザン化合物を用いて塗布膜を形成した後、転化処理を施すことで、表面側に第2の高ガスバリア性領域を、その下に水分トラップ領域を同時に形成することができる。シラザン化合物としては、パーヒドロポリシラザンのような無機高分子シラザン化合物や、ヘキサメチルジシラザンのような低分子シラザン化合物などを用いることができる。本発明においては、パーヒドロポリシラザンを含有する組成物を用いることが高ガスバリア性を有する第2の高ガスバリア性領域を形成できる点で好ましい。   Specifically, by forming a coating film using a silazane compound and then performing a conversion treatment, it is possible to simultaneously form a second high gas barrier region on the surface side and a moisture trap region therebelow. As the silazane compound, an inorganic polymer silazane compound such as perhydropolysilazane, a low-molecular silazane compound such as hexamethyldisilazane, or the like can be used. In the present invention, it is preferable to use a composition containing perhydropolysilazane in that a second high gas barrier region having high gas barrier properties can be formed.

本発明においては、第2の高ガスバリア性領域上に更に水分トラップ領域を含む第2の高ガスバリア性領域を複数層積層してもよく、また、前述したような第1の高ガスバリア性領域に適用可能な材料を用いてガスバリア性領域を更に複数層積層して設けてもよく、あるいは、前述したように応力緩和層などをガスバリア性領域と交互に積層して設けてもよい。   In the present invention, a plurality of second high gas barrier regions including a moisture trap region may be laminated on the second high gas barrier region, and the first high gas barrier region as described above may be stacked. A plurality of gas barrier regions may be stacked by using an applicable material, or a stress relaxation layer or the like may be stacked alternately with the gas barrier regions as described above.

第2の高ガスバリア性領域を形成する方法としては、第1の高ガスバリア性領域を形成する方法として先に挙げた塗布プロセスを好ましく用いることができる。   As a method for forming the second high gas barrier property region, the coating process mentioned above as the method for forming the first high gas barrier property region can be preferably used.

シラザン化合物を前駆体として膜を形成した場合、転化処理を施すことで最終的に第2の高ガスバリア性領域と水分トラップ領域を形成することができるが、転化処理については、後で詳細に説明する。   When a film is formed using a silazane compound as a precursor, the second high gas barrier region and the moisture trap region can be finally formed by performing a conversion process. The conversion process will be described in detail later. To do.

〈パーヒドロポリシラザンを含有する組成物〉
続いて、本発明におけるパーヒドロポリシラザンを含有する組成物について説明する。
<Composition containing perhydropolysilazane>
Then, the composition containing perhydropolysilazane in this invention is demonstrated.

本発明におけるパーヒドロポリシラザンを含有する組成物は、水分トラップ領域及び第2の高ガスバリア性領域を形成する際に用いられる。また、本発明の第1の高ガスバリア性領域を形成する上でも有用である。   The composition containing perhydropolysilazane in the present invention is used when forming the moisture trap region and the second high gas barrier region. It is also useful for forming the first high gas barrier region of the present invention.

本発明におけるパーヒドロポリシラザンを含有する組成物としては、パーヒドロポリシラザンを含有していれば特に制限はなく、組成物中のパーヒドロポリシラザン以外の材料としては、パーヒドロポリシラザン及びその溶媒と塗布可能な程度の相溶性を有していれば、いかなる材料を用いてもよい。   The composition containing perhydropolysilazane in the present invention is not particularly limited as long as it contains perhydropolysilazane, and the material other than perhydropolysilazane in the composition can be applied with perhydropolysilazane and its solvent. Any material may be used as long as it has a certain level of compatibility.

また、組成物中には、パーヒドロポリシラザンに対し、0.1〜10質量%程度で酸化反応を促進するために添加されるアミンや金属等の触媒を含んでもよく、特にアミン触媒を0.5〜5質量%含むことが反応を短時間化できる上で好ましい。   Further, the composition may contain a catalyst such as amine or metal added to promote the oxidation reaction at about 0.1 to 10% by mass relative to perhydropolysilazane. 5-5 mass% containing is preferable when reaction can be shortened.

組成物中の溶媒及び触媒を除いたパーヒドロポリシラザンの含有率としては、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、100質量%、すなわち、パーヒドロポリシラザンのみからなることが最も好ましい。パーヒドロポリシラザンの含有率が50質量%以上であれば、高ガスバリア性領域に適用可能な程度のガスバリア性が見込める点で好ましく、80質量%以上だとより高いガスバリア性が得られる点でより好ましく、100質量%だと単層塗布膜(この場合の単層とは、組成が単一という意味ではなく、組成物の塗布液を1回塗布して得られた膜のことを指す)を転化処理することで、第1の高ガスバリア性領域上に水分トラップ領域と第2の高ガスバリア性領域を同時形成できる点でさらに好ましい。   The content of perhydropolysilazane excluding the solvent and the catalyst in the composition is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and most preferably 100% by mass, that is, only composed of perhydropolysilazane. . If the content of perhydropolysilazane is 50% by mass or more, it is preferable in that a gas barrier property that can be applied to the high gas barrier property region is expected, and if it is 80% by mass or more, more preferable in terms of obtaining higher gas barrier properties When 100% by mass, a single layer coating film (in this case, the single layer does not mean that the composition is single, but refers to a film obtained by applying the coating liquid of the composition once) The treatment is more preferable in that the moisture trap region and the second high gas barrier region can be simultaneously formed on the first high gas barrier region.

本発明におけるパーヒドロポリシラザンとして入手可能な材料は、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 アクアミカ NN120、NN110、NAX120、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。   Examples of materials that can be obtained as perhydropolysilazane in the present invention include Aquamica NN120, NN110, NAX120, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials.

〈水分トラップ領域〉
本発明において、水分トラップ領域はシラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する層である。
<Moisture trap area>
In the present invention, the moisture trap region is a layer containing a silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound.

本発明における水分トラップ領域は、前述したように第1の高ガスバリア性領域上にシラザン化合物から第2の高ガスバリア性領域と同時形成することで、シラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する層として形成することができる。   As described above, the moisture trap region in the present invention is formed simultaneously with the second high gas barrier region from the silazane compound on the first high gas barrier region, so that the silicon compound containing a nitrogen atom derived from the silazane compound is formed. It can be formed as a layer containing.

本発明の水分トラップ領域において、窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する層の原子組成比は、Si:O:N=1:0.15〜0.85:0.15〜0.85であることが好ましく、Si:O:N=1:0.15〜0.35:0.65〜0.85であることがより好ましく、Si:O:N=1:0.25〜0.35:0.65〜0.75であることが更に好ましい。   In the moisture trap region of the present invention, the atomic composition ratio of the layer containing the silicon compound containing nitrogen atoms is Si: O: N = 1: 0.15 to 0.85: 0.15 to 0.85. It is preferable that Si: O: N = 1: 0.15 to 0.35: 0.65 to 0.85, and Si: O: N = 1: 0.25 to 0.35: More preferably, it is 0.65-0.75.

薄膜における原子組成比は、スパッタ法とXPS表面分析を組み合わせることで確認することができる。スパッタ法によって、膜表面から深さ方向へエッチングを行いながら、XPS表面分析装置を用いて検出される各原子(Si、O、N、Cなど)の組成比を求めることで、第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高ガスバリア性領域の各領域における原子組成比を確認することができる。ただし、この方法によって求められた原子組成比は、各原子がその膜中に存在する比率を表しているのであって、その比率において単一の化合物を形成しているとは限らず、複数の化合物の混合物(例えば、SiO+SiO、あるいは、SiO+Siなど。)である場合も含む。 The atomic composition ratio in the thin film can be confirmed by combining sputtering and XPS surface analysis. By performing the etching from the film surface in the depth direction by sputtering, the composition ratio of each atom (Si, O, N, C, etc.) detected using the XPS surface analyzer is obtained. The atomic composition ratio in each of the gas barrier region, the moisture trap region, and the second high gas barrier region can be confirmed. However, the atomic composition ratio obtained by this method represents a ratio in which each atom is present in the film, and the ratio does not always form a single compound, A case of a mixture of compounds (for example, SiO 2 + SiO x N y or SiO 2 + Si x N y ) is also included.

また、本発明における水分トラップ領域の水分トラップ能は、水分との反応により生成したシラノール量の増加分ΔSiOHを求めることで、測ることができると考えている。   Further, it is considered that the moisture trapping ability of the moisture trapping region in the present invention can be measured by obtaining an increase ΔSiOH of the amount of silanol generated by the reaction with moisture.

このΔSiOHは、膜深さ方向における飛行時間型二次イオン質量分析法(Tof−SIMS)を用いれば求めることができる。   This ΔSiOH can be obtained by using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (Tof-SIMS) in the film depth direction.

Tof−SIMSで検出された相対Siイオン強度を1に規格化したとき、本発明における水分トラップ領域の水分トラップ能は、
ΔSiOH=(60℃90%処理後の水分トラップ領域の相対SiOHイオン強度)−(作製直後の水分トラップ領域の相対SiOHイオン強度)
として求めることができる。
When the relative Si ion intensity detected by Tof-SIMS is normalized to 1, the water trapping capacity of the water trapping region in the present invention is
ΔSiOH = (relative SiOH ionic strength of moisture trap region after 90 ° C. treatment at 60 ° C.) − (Relative SiOH ionic strength of moisture trap region immediately after fabrication) −
Can be obtained as

本発明において、水分トラップ領域の水分トラップ能ΔSiOH(60℃90%3日処理)は、0.01〜0.2程度であることが好ましく、0.05〜0.1程度であることがより好ましい。   In the present invention, the moisture trapping capacity ΔSiOH (60 ° C. 90% 3 day treatment) of the moisture trapping region is preferably about 0.01 to 0.2, more preferably about 0.05 to 0.1. preferable.

ここで、飛行時間型二次イオン質量分析法について、説明する。   Here, the time-of-flight secondary ion mass spectrometry will be described.

(飛行時間型二次イオン質量分析法:Tof−SIMS)
飛行時間型二次イオン質量分析法は、Tof−SIMS(トフシムス:Time−Of−Flight Secondary Ion Spectrometry)と一般的に呼ばれる。原理としては、高真空中で試料にパルス状のイオンを照射し、スパッタリング現象により表面からはぎ取られたイオンを重さ(原子量、分子量)で分けて検出する。そして、重さとその検出量のパターン(質量スペクトル)から試料最表面に存在する化学種(原子、分子)を推定することができる。
(Time-of-flight secondary ion mass spectrometry: Tof-SIMS)
Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is commonly referred to as Tof-SIMS (Time-Of-Flight Secondary Ion Spectrometry). In principle, the sample is irradiated with pulsed ions in a high vacuum, and the ions removed from the surface by the sputtering phenomenon are detected by dividing them by weight (atomic weight, molecular weight). Then, the chemical species (atoms, molecules) existing on the outermost surface of the sample can be estimated from the pattern (mass spectrum) of the weight and the detected amount.

より詳細には、下記2つの段階を経て、分析を行うものである。   More specifically, the analysis is performed through the following two stages.

(1)二次イオン放出:固体試料表面にパルス状にイオン(一次イオン)を照射し、イオン衝撃を受けた試料表面からは、スパッタリング現象により試料表面から様々な粒子が放出される。   (1) Secondary ion emission: Various particles are released from the sample surface by sputtering phenomenon from the sample surface irradiated with ions (primary ions) in a pulsed manner on the solid sample surface and subjected to ion bombardment.

特に、Tof−SIMSでは、一次イオンの電流密度を低く抑え(staticモード)、できるだけ試料表面を破壊せずスパッタを行う。   In particular, in Tof-SIMS, the current density of primary ions is kept low (static mode), and sputtering is performed without destroying the sample surface as much as possible.

(2)質量分離、検出:スパッタリングにより放出された粒子中に存在するイオン(二次イオン)を取り出し、その重さ(質量)で分けて検出することにより、試料表面〜内部の組成分析を行う方法が、二次イオン質量分析法である。   (2) Mass separation and detection: Take out ions (secondary ions) present in the particles released by sputtering, and divide and detect them by their weight (mass) to analyze the composition from the sample surface to the inside. The method is secondary ion mass spectrometry.

Tof−SIMSでは、質量分離に飛行時間型の分析装置を採用している。電場で飛行管に引き込まれたイオンは、軽いものが早く、重いものは遅く飛行管内を飛行し、検出器に到達する。   Tof-SIMS employs a time-of-flight analyzer for mass separation. The ions that are drawn into the flight tube by the electric field fly faster in the lighter and slower in the flight tube and reach the detector.

この飛行時間を質量に換算し、質量分離を行う。飛行時間型を用いることで、高感度、高質量分解能、高質量物質の検出が可能である。   This flight time is converted into mass and mass separation is performed. By using the time-of-flight type, high sensitivity, high mass resolution, and detection of high mass materials are possible.

これにより、表面に存在する化学種の二次元分布が分かるだけでなく、イオンビームで表面を削り測定、を繰り返すことによって、浅い領域での深さ方向の元素組成分析が可能となる。また、検出した化学種の相対的な存在量も求めることができる。   As a result, not only the two-dimensional distribution of chemical species existing on the surface can be known, but also the element composition analysis in the depth direction in a shallow region can be performed by repeatedly cutting and measuring the surface with an ion beam. Moreover, the relative abundance of the detected chemical species can also be determined.

本発明においては、単一な化合物からなる層であっても、混合物として均一な一つの領域を形成している層であっても、明確な界面が確認できれば、一つの領域として認識している。本発明において、各領域に明確な界面が存在することに関しては、TEMの断面写真によってはっきりと確認することができる。   In the present invention, even a layer composed of a single compound or a layer forming a uniform region as a mixture is recognized as a single region if a clear interface can be confirmed. . In the present invention, the presence of a clear interface in each region can be clearly confirmed by a TEM cross-sectional photograph.

また、この水分トラップ層は、2つの高ガスバリア性領域間に中間層として存在するとも言えるため、バリア層のみを単純に厚膜化した際に生じ易い割れを防止する効果もあると考えている。これにより、高いガスバリア性を維持しつつ、屈曲耐性も向上できるため、高い安定性を確保できる。   Moreover, since it can be said that this moisture trap layer exists as an intermediate layer between two high gas barrier regions, it is considered that there is also an effect of preventing cracks that are likely to occur when only the barrier layer is thickened. . Thereby, since bending resistance can be improved, maintaining high gas barrier property, high stability is securable.

また、一般的に用いられる樹脂中間層では、SiOなどの無機膜との密着不良により、膜剥がれ等の問題が生じ易く、性能劣化に繋がる恐れがある。 Moreover, in the resin intermediate layer generally used, problems such as film peeling are likely to occur due to poor adhesion with an inorganic film such as SiO 2 , which may lead to performance deterioration.

一方、本発明における水分トラップ領域は、高ガスバリア性領域と同じ原料由来の無機膜であるため、密着性が良好であり、性能安定性を更に向上できる。   On the other hand, since the moisture trap region in the present invention is an inorganic film derived from the same raw material as the high gas barrier property region, the adhesion is good and the performance stability can be further improved.

本発明のように、水分トラップ領域と第2の高ガスバリア性領域を一つの塗布膜から同時に形成するためには、後述する転化処理を適切な条件にてシラザン化合物の塗布膜に施せばよい。すなわち、塗布膜厚と転化処理条件を最適に組み合わせればよい。転化処理条件を膜厚に合わせて最適化することで、塗布膜の表層部に二酸化ケイ素を含有する層(第2の高ガスバリア性領域)が形成され、該二酸化ケイ素を含有する層の下にシラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する層(水分トラップ領域)が形成される。   In order to simultaneously form the moisture trap region and the second high gas barrier region from one coating film as in the present invention, a conversion treatment described later may be performed on the coating film of the silazane compound under appropriate conditions. That is, the coating film thickness and the conversion treatment condition may be optimally combined. By optimizing the conversion treatment conditions according to the film thickness, a layer containing silicon dioxide (second high gas barrier region) is formed on the surface layer portion of the coating film, and below the layer containing silicon dioxide A layer (moisture trap region) containing a silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound is formed.

単層塗布膜の転化処理で2層以上の組成の異なる層を簡単に形成できる理由としては、下記のような機構を考えている。すなわち、ポリシラザンから二酸化ケイ素への転化反応は塗布膜の表層部分から進行していくため、表層部に密度の高い二酸化ケイ素を含有する層がいったん形成されると、酸化処理に必要な活性酸素種が膜厚深さ方向に侵入していくことができなくなってしまう。このように、酸化反応による二酸化ケイ素層の形成が阻害されてしまうことで、二酸化ケイ素層の下層に窒素原子含有量の多いケイ素化合物を含有する層が形成されると考えられる。   The following mechanism is considered as the reason why two or more layers having different compositions can be easily formed by the conversion treatment of the single-layer coating film. That is, since the conversion reaction from polysilazane to silicon dioxide proceeds from the surface layer portion of the coating film, once a layer containing high-density silicon dioxide is formed on the surface layer portion, the reactive oxygen species necessary for the oxidation treatment Cannot penetrate in the depth direction of the film thickness. Thus, it is considered that a layer containing a silicon compound having a high nitrogen atom content is formed in the lower layer of the silicon dioxide layer by inhibiting the formation of the silicon dioxide layer by the oxidation reaction.

具体的には、酸素の供給が不十分な状態で、例えば紫外線等のエネルギー線を照射した場合、ポリシラザンは、酸窒化ケイ素化合物に構造変化し、膜中である程度安定に存在させることが可能となる。このように形成された酸窒化ケイ素化合物は、さらに構造変化が可能な中間体とも言えるが、高いガスバリア性を有する二つの二酸化ケイ素を含有する層に挟まれて存在するため、構造を維持することができると考えている。   Specifically, when the supply of oxygen is insufficient, for example, when irradiated with energy rays such as ultraviolet rays, the polysilazane undergoes a structural change to a silicon oxynitride compound and can be present to some extent in the film. Become. The silicon oxynitride compound formed in this way can be said to be an intermediate that can further change the structure. However, since the silicon oxynitride compound is sandwiched between two layers containing silicon dioxide having high gas barrier properties, the structure is maintained. I think you can.

また、本発明の特異的な構成を得る上で、支持体上に第1の高ガスバリア性領域が必須である点については、以下のように説明することができる。   Further, the point that the first high gas barrier region is essential on the support in obtaining the specific configuration of the present invention can be explained as follows.

すなわち、ガスバリア性のない(下方向からの水分透過がある)支持体上にポリシラザン塗布膜を形成し転化処理を施した場合、形成直後は支持体上にシラノールリッチな二酸化ケイ素を含有する層、その上に窒素原子含有量の多いケイ素化合物を含有する層、表層に水晶様の高密度な二酸化ケイ素を含有する層と、3種類の層が一旦形成されるものの(実施例1の比較フィルム1−3A参照)、ガスバリア層(すなわち、第1の高ガスバリア性領域)で下側をブロックされていない窒素原子含有量の多いケイ素化合物層(すなわち、水分トラップ領域)は、下側(支持体側)から侵入してくる水分によりシラノール化が進行し、最終的には全てシラノールリッチな二酸化ケイ素を含有する層に変化してしまうのである。   That is, when a polysilazane coating film is formed on a support without gas barrier properties (having moisture permeation from below) and subjected to a conversion treatment, a layer containing silanol-rich silicon dioxide on the support immediately after the formation, On top of that, a layer containing a silicon compound having a high nitrogen atom content, a layer containing crystal-like high-density silicon dioxide on the surface layer, and three types of layers were once formed (Comparative film 1 of Example 1 -3A), a silicon compound layer with a high nitrogen atom content (that is, a moisture trap region) that is not blocked on the lower side by a gas barrier layer (that is, a first high gas barrier region) is a lower side (support side) Silanolization proceeds due to moisture intruding from the layer, and eventually the layer changes to a layer containing silanol-rich silicon dioxide.

よって、水分トラップ領域とその上の第2のガスバリア性領域を安定的に得るためには、必ず第1のガスバリア性領域上に形成することが必須となるわけである。これは、第1のガスバリア性領域がない、実施例1のガスバリア性フィルム1−4Bでは、水分トラップ領域が安定に存在できていない(高温高湿下処理後にシラノールリッチな二酸化ケイ素層に全て変換されている)ことからも明らかである。   Therefore, in order to stably obtain the moisture trap region and the second gas barrier region thereon, it is essential to form the moisture trap region on the first gas barrier region. This is because, in the gas barrier film 1-4B of Example 1 that does not have the first gas barrier region, the moisture trap region cannot be stably present (all converted to a silanol-rich silicon dioxide layer after high temperature and high humidity treatment). It is clear from that).

このように、水分との反応性を有する本発明の窒素原子を含有する水分トラップ領域は、通常の環境下では安定に存在し得ないが、高ガスバリア性領域間に挟み込まれることで、その水分トラップ機能を発揮し、ガスバリア性フィルムの構成要素の一つとして用いたときに、より高いガスバリア性を得るのに効果的であることが分かった。   As described above, the moisture trap region containing the nitrogen atom of the present invention that is reactive with moisture cannot exist stably in a normal environment. It has been found that when it is used as one of the constituent elements of a gas barrier film by exhibiting a trap function, it is effective to obtain higher gas barrier properties.

〈転化処理〉
本発明においては、第1の高ガスバリア性領域上にシラザン化合物を含有する組成物の塗布液を塗布した後、転化処理(酸化処理、改質処理ともいう)を行うことで、水分トラップ領域と第2の高ガスバリア性領域を効率よくこの順に同時形成することができる。
<Conversion processing>
In the present invention, after applying a coating solution of a composition containing a silazane compound on the first high gas barrier region, a conversion treatment (also referred to as an oxidation treatment or a modification treatment) is performed, so that the moisture trap region and The second high gas barrier region can be efficiently formed simultaneously in this order.

本発明でいう転化処理とは、シラザン化合物を後述する方法により酸化処理するものである。   The conversion treatment referred to in the present invention is an oxidation treatment of a silazane compound by a method described later.

転化処理を行うことで、前述したように、表面に硬く緻密な二酸化ケイ素を含有する第2の高ガスバリア性領域を形成することができ、その下に反応性を有する、窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する水分トラップ領域を安定に存在させることができる。   By performing the conversion treatment, as described above, the second high gas barrier property region containing hard and dense silicon dioxide can be formed on the surface, and the silicon atom containing nitrogen atoms having reactivity under the second high gas barrier property region can be formed. A moisture trap region containing a compound can be stably present.

シラザン化合物を含有する組成物の塗布液は、塗布時に塗布液と水分が反応するのを抑制するため、溶媒としてキシレン、ジブチルエーテル、ソルベッソ、ターペン等、水分を含有しにくいものを用いることが好ましい。   As the coating solution of the composition containing the silazane compound, it is preferable to use a solvent that does not easily contain water, such as xylene, dibutyl ether, solvesso, and terpene, as a solvent in order to prevent the coating solution and moisture from reacting during coating. .

シラザン化合物を含有する組成物の塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。   Any appropriate method can be adopted as a coating method of the coating liquid of the composition containing the silazane compound. 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.

第1のガスバリア性領域上に設けるシラザン化合物を含有する組成物から形成した、水分トラップ領域を含む第2の高ガスバリア性領域の膜厚は、30〜2000nmの範囲が好ましく、さらに好ましくは40〜500nmの範囲であり、特に好ましくは40〜300nmの範囲である。   The film thickness of the second high gas barrier region including the moisture trap region formed from the composition containing the silazane compound provided on the first gas barrier region is preferably in the range of 30 to 2000 nm, more preferably 40 to 40 nm. It is the range of 500 nm, Most preferably, it is the range of 40-300 nm.

シラザン化合物を含有する組成物から形成した、水分トラップ領域を含む第2の高ガスバリア性領域は、一組でも十分効果があるが、複数の同様な層を積層してもよい。また、さらにその上にガスバリア性フィルムの保護層として、応力緩和層の項で先に挙げたような、有機ポリシロキサンや有機樹脂層等を1層、あるいは複数層設けてもよい。   One set of the second high gas barrier region including the moisture trap region formed from the composition containing the silazane compound is sufficiently effective, but a plurality of similar layers may be stacked. Furthermore, as a protective layer of the gas barrier film, one or more organic polysiloxanes or organic resin layers as mentioned above in the stress relaxation layer may be provided thereon.

シラザン化合物を含有する組成物の塗布液の塗布により形成された塗布膜(塗膜)は、転化処理が施され、組成物中に含有するシラザン化合物が二酸化ケイ素や酸窒化ケイ素に転化される。   The coating film (coating film) formed by applying the coating liquid of the composition containing the silazane compound is subjected to a conversion treatment, and the silazane compound contained in the composition is converted into silicon dioxide or silicon oxynitride.

第1の高ガスバリア性領域上に、水分トラップ領域としての窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する領域と第2の高ガスバリア性領域としての二酸化ケイ素を含有する領域を形成する方法としては、ある程度の膜厚(触媒の有無により最適値は異なるが、例えば50nm以上等)の塗布膜を設ければ、80〜200℃程度の低温加熱処理(ホットプレートやオーブン、電気炉、フラッシュランプアニール装置等)や酸化ガス雰囲気下でのプラズマ照射処理等でも目的の構成を得ることは可能である。しかし、より緻密な二酸化ケイ素層を形成できる転化処理方法を選択すれば、処理条件を調整するだけで、膜厚範囲の選択幅が広がるだけでなく、大気中では不安定な水分トラップ領域を確実に第1の高ガスバリア性領域と第2の高ガスバリア性領域間に閉じ込めることができる上で好ましい。   As a method of forming a region containing a silicon compound containing a nitrogen atom as a moisture trap region and a region containing silicon dioxide as a second high gas barrier region on the first high gas barrier region, If a coating film having a film thickness (the optimum value varies depending on the presence or absence of a catalyst, for example, 50 nm or more) is provided, a low-temperature heat treatment (hot plate, oven, electric furnace, flash lamp annealing apparatus, etc.) of about 80 to 200 ° C. ) Or plasma irradiation treatment in an oxidizing gas atmosphere or the like, it is possible to obtain the desired configuration. However, if you select a conversion method that can form a denser silicon dioxide layer, you can not only widen the range of film thickness selection by adjusting the processing conditions, but also ensure an unstable moisture trap region in the atmosphere. Furthermore, it is preferable because it can be confined between the first high gas barrier region and the second high gas barrier region.

塗布された膜は、溶媒が除去された均一な乾燥膜を得る上で、アニールする態様が好ましい。アニール温度は、好ましくは60〜200℃、さらに好ましくは70〜160℃である。アニール時間は、好ましくは5秒〜24時間程度、さらに好ましくは10秒〜2時間程度である。   The coated film is preferably annealed to obtain a uniform dry film from which the solvent has been removed. The annealing temperature is preferably 60 to 200 ° C, more preferably 70 to 160 ° C. The annealing time is preferably about 5 seconds to 24 hours, more preferably about 10 seconds to 2 hours.

このように、次工程に続く転化処理前に、前述した範囲でアニールを行うことにより、均一な塗布膜を安定に得ることができる。   As described above, by performing annealing in the above-described range before the conversion process following the next step, a uniform coating film can be stably obtained.

なお、アニールは、一定温度で行ってもよく、段階的に温度を変化させてもよく、連続的に温度を変化(昇温及び/または降温)させてもよい。アニールの際には、反応を安定化するために湿度を調節することが好ましく、通常30〜90%RH、より好ましくは40〜80%RHである。   The annealing may be performed at a constant temperature, the temperature may be changed stepwise, or the temperature may be continuously changed (temperature increase and / or temperature decrease). In the annealing, it is preferable to adjust the humidity in order to stabilize the reaction, and is usually 30 to 90% RH, more preferably 40 to 80% RH.

シラザン化合物を含有する組成物に施す転化処理は、短時間に、より緻密な膜を形成することができる点で、光照射処理することが好ましい。   The conversion treatment applied to the composition containing the silazane compound is preferably a light irradiation treatment in that a denser film can be formed in a short time.

さらに、光照射処理は、加熱処理と組み合わせて行うことがより好ましい。   Furthermore, the light irradiation treatment is more preferably performed in combination with the heat treatment.

光照射処理としては、光照射処理における光が、紫外光であることがより好ましい。紫外光を照射することで活性酸素やオゾンが発生し、酸化反応がより進行する。   As the light irradiation treatment, the light in the light irradiation treatment is more preferably ultraviolet light. Irradiation with ultraviolet light generates active oxygen and ozone, and the oxidation reaction further proceeds.

この活性酸素やオゾンは非常に反応性が高いため、シラザン化合物を含有する組成物から形成した塗布膜中のポリシラザンは、シラノールを経由することなく直接酸化されることで、より高密度で欠陥の少ない二酸化ケイ素膜が形成される。   Since this active oxygen and ozone are very reactive, the polysilazane in the coating film formed from the composition containing the silazane compound is oxidized directly without passing through silanol, resulting in higher density and defect. Less silicon dioxide film is formed.

さらに反応性オゾンの不足分を光照射部とは異なる部分で、放電法等の公知の方法により酸素からオゾンを生成し、紫外線照射部に導入してもよい。   Further, ozone may be generated from oxygen by a known method such as a discharge method at a portion different from the light irradiation portion for the shortage of reactive ozone and introduced into the ultraviolet irradiation portion.

このときに照射する紫外線の波長は特に限定されるところではないが、紫外光の波長は100〜450nmが好ましく、150〜300nm程度の真空紫外光を照射することがより好ましい。   The wavelength of the ultraviolet light irradiated at this time is not particularly limited, but the wavelength of the ultraviolet light is preferably 100 to 450 nm, and more preferably vacuum ultraviolet light of about 150 to 300 nm is irradiated.

光源は、低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノンエキシマランプ、メタルハライドランプ、エキシマレーザー等を用いることができる。ランプの出力としては400W〜30kW、照度としては100mW/cm〜100kW/cm、照射エネルギーとしては10〜5000mJ/cmが好ましく、100〜2000mJ/cmがより好ましい。また、紫外線照射の際の照度は1mW/cm〜10W/cmが好ましい。 As the light source, a low-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a xenon excimer lamp, a metal halide lamp, an excimer laser, or the like can be used. The output of the lamp 400W~30kW, 100mW / cm 2 ~100kW / cm 2 as illuminance, preferably 10~5000mJ / cm 2 as irradiation energy, 100 to 2000 mJ / cm 2 is more preferable. Moreover, the illuminance at the time of ultraviolet irradiation is preferably 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 .

上記の中でも、波長としては、100〜200nmの真空紫外光が最も好ましく、酸化反応をより低温、短時間で進めることが可能となる。また、光源としては、キセノンエキシマランプ等の希ガスエキシマランプが最も好ましく用いられる。   Among these, as the wavelength, vacuum ultraviolet light of 100 to 200 nm is most preferable, and the oxidation reaction can be advanced at a lower temperature and in a shorter time. As a light source, a rare gas excimer lamp such as a xenon excimer lamp is most preferably used.

パーヒドロポリシラザンを含有する組成物から形成した塗布膜中のポリシラザンに、紫外線を照射することにより、ポリシラザンが高密度のケイ素酸化物膜、すなわち高密度シリカ膜に転化する。該シリカ膜の膜厚や密度は紫外線の強度、照射時間、波長(光のエネルギー密度)により制御が可能であり、所望の膜構造を得るためにランプの種類を使い分ける等、適宜選択することが可能である。また、連続的に照射するだけでなく複数回の照射を行ってもよく、複数回の照射が短時間のいわゆるパルス照射で有ってもよい。   By irradiating the polysilazane in the coating film formed from the composition containing perhydropolysilazane with ultraviolet rays, the polysilazane is converted into a high-density silicon oxide film, that is, a high-density silica film. The film thickness and density of the silica film can be controlled by the intensity of ultraviolet light, irradiation time, and wavelength (light energy density), and can be appropriately selected, such as using different types of lamps to obtain a desired film structure. Is possible. In addition to continuous irradiation, multiple irradiations may be performed, and the multiple irradiations may be so-called pulse irradiation in a short time.

また、紫外線照射と同時に該塗膜を加熱することも、反応(酸化反応、転化処理、改質処理ともいう)を促進するために好ましく用いられる。加熱の方法は、ヒートブロック等の発熱体に基板を接触させ熱伝導により塗膜を加熱する方法、抵抗線等による外部ヒーターにより雰囲気を加熱する方法、IRヒーターの様な赤外領域の光を用いた方法等が挙げられるが、特に限定はされない。塗膜の平滑性を維持できる方法を適宜選択してよい。   In addition, heating the coating film simultaneously with ultraviolet irradiation is also preferably used to promote the reaction (also referred to as oxidation reaction, conversion treatment, or modification treatment). The heating method is such that the substrate is brought into contact with a heating element such as a heat block, the coating film is heated by heat conduction, the atmosphere is heated by an external heater such as a resistance wire, and infrared light such as an IR heater is applied. Although the method used etc. are mentioned, it does not specifically limit. You may select suitably the method which can maintain the smoothness of a coating film.

加熱する温度としては、50〜200℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは80〜150℃の範囲であり、加熱時間としては1秒〜10時間の範囲が好ましく、さらに好ましくは10秒〜1時間の範囲で加熱することである。   As temperature to heat, the range of 50-200 degreeC is preferable, More preferably, it is the range of 80-150 degreeC, As the heating time, the range of 1 second-10 hours is preferable, More preferably, it is 10 seconds-1 hour Heating in a range.

光照射処理の中でもより好ましいのは、真空紫外線(VUV光)処理である。   Among the light irradiation treatments, vacuum ultraviolet (VUV light) treatment is more preferable.

本発明では、パーヒドロポリシラザンを含有する組成物の塗布液を第1の高ガスバリア性領域上に塗布、乾燥した後、真空紫外線を照射する方法で転化処理する事が好ましい。この真空紫外線照射により、ポリシラザンの分子結合を切断し、また膜内若しくは雰囲気内に微量に存在する酸素でも効率的にオゾン若しくは活性酸素に変換することが可能であり、塗膜表面のセラミックス化(シリカ改質)が促進され、また得られるセラミックス膜が一層緻密になる。VUV光照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。   In the present invention, it is preferable that the coating solution of the composition containing perhydropolysilazane is applied to the first high gas barrier region, dried, and then converted by a method of irradiating with vacuum ultraviolet rays. This vacuum ultraviolet irradiation breaks the molecular bond of polysilazane, and even a small amount of oxygen in the film or atmosphere can be efficiently converted into ozone or active oxygen. Silica modification) is promoted, and the resulting ceramic film becomes denser. VUV light irradiation is effective at any time point after the coating film is formed.

本発明における真空紫外線とは、具体的には100〜200nmの真空紫外線が用いられる。真空紫外線の照射強度及び/または照射時間は、適宜設定することが可能である。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。   Specifically, vacuum ultraviolet rays of 100 to 200 nm are used as the vacuum ultraviolet rays in the present invention. The irradiation intensity and / or irradiation time of vacuum ultraviolet rays can be set as appropriate. As the vacuum ultraviolet irradiation apparatus, a commercially available lamp (for example, manufactured by USHIO INC.) Can be used.

VUV光照射はバッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、被塗布基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、シラザン化合物を含有する組成物から形成した塗布膜を、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、シラザン化合物を含有する組成物から形成した塗布膜を設けた支持体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、表面をセラミックス化することができる。   VUV light irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated. For example, in the case of batch processing, a coating film formed from a composition containing a silazane compound can be processed in a vacuum ultraviolet ray baking furnace equipped with a vacuum ultraviolet ray generation source. The vacuum ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, Ushio Electric Co., Ltd. can be used. Further, when the support provided with the coating film formed from the composition containing the silazane compound is in the form of a long film, it is continuously conveyed in the drying zone equipped with the vacuum ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. The surface can be converted to ceramics by irradiating vacuum ultraviolet rays.

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ことができる。この作用を用いることにより、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。   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. By using this action, the reforming process can be efficiently performed at a low temperature without requiring hydrolysis.

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

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

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

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

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

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

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

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

細管エキシマランプの最大の特徴は構造がシンプルなことである。石英管の両端を閉じ、内部にエキシマ発光を行うためのガスを封入しているだけである。   The biggest feature of the capillary excimer lamp is its simple structure. The quartz tube is closed at both ends, and only gas for excimer light emission is sealed inside.

細管ランプの管の外径は6〜12mm程度で、あまり太いと始動に高い電圧が必要になる。   The outer diameter of the tube of the thin tube lamp is about 6 to 12 mm, and if it is too thick, a high voltage is required for starting.

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

Xeエキシマランプは波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン層の改質を実現できる。したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板等への照射を可能としている。   The Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane layer can be modified in a short time. Therefore, compared to low-pressure mercury lamps with wavelengths of 185 nm and 254 nm and plasma cleaning, it is possible to shorten the process time associated with high throughput, reduce the equipment area, and irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .

エキシマランプは光の発生効率が高いため低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で短い波長でエネルギーを照射するため、照射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。   Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be lit with low power. In addition, since light with a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted and energy is irradiated with a short wavelength in the ultraviolet region, the surface temperature of the irradiation object can be suppressed from increasing.

また、真空紫外線の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及び/または膜質の良化(高密度化)が可能である。但し、照射時間が長すぎると平面性の劣化やガスバリア性部材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、酸化シリコンの様に組成は同一でも、様々な構造形態をとること材料においては、照射強度の絶対値が重要になる場合もある。   Moreover, if the irradiation intensity of vacuum ultraviolet rays is high, the probability that a photon and a chemical bond in polysilazane will 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). However, if the irradiation time is too long, the flatness may be deteriorated and other materials of the gas barrier member may be damaged. In general, the progress of the reaction is considered by the integrated light quantity expressed by the product of the irradiation intensity and the irradiation time. The absolute value may be important.

従って、本発明ではVUV照射工程において、少なくとも1回は100〜200mW/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。該強度で改質処理を行うと、改質効率が高くなるためである。 Therefore, in the present invention, in the VUV irradiation step, it is preferable to perform a modification treatment that gives a maximum irradiation intensity of 100 to 200 mW / cm 2 at least once. This is because the reforming efficiency increases when the reforming treatment is performed with the strength.

VUV光の照射時間は、任意に設定可能であるが、高照度工程での照射時間は0.1秒〜3分間が好ましい。より好ましくは0.5秒〜1分である。   The irradiation time of VUV light can be arbitrarily set, but the irradiation time in the high illuminance process is preferably 0.1 second to 3 minutes. More preferably, it is 0.5 second to 1 minute.

VUV光照射時の酸素濃度は100〜10000ppm(1%)とすることが好ましい。より好ましくは、100〜5000ppmである。前記の濃度範囲より酸素濃度が高いと改質効率が低くなり、また前記範囲より低い酸素濃度の場合、大気との置換時間が長くなるのと同時に、ロール・トゥ・ロールの様な連続生産を行う場合はウエッブ搬送によってVUV照射庫内に巻き込む空気量(酸素を含む)が多くなり、多大な流量のガスを流さないと酸素濃度を調整できなくなってくる。   The oxygen concentration at the time of VUV light irradiation is preferably 100 to 10,000 ppm (1%). More preferably, it is 100-5000 ppm. If the oxygen concentration is higher than the above concentration range, the reforming efficiency is lowered. If the oxygen concentration is lower than the above range, the replacement time with the atmosphere becomes longer, and at the same time, continuous production like roll-to-roll is possible. When performing, the amount of air (including oxygen) entrained in the VUV irradiation chamber increases by web conveyance, and the oxygen concentration cannot be adjusted unless a large flow rate of gas is allowed to flow.

ポリシラザン含有塗膜中には、塗布時に酸素及び微量の水分が混入し、さらにはポリシラザン含有塗膜以外でも、薄膜ガラスや樹脂層等に吸着酸素や吸着水があり、照射庫内に敢えて酸素を導入しなくとも、改質反応に要する酸素を供給する酸素源は十分にあることが分かった。また、前述した様に172nmのVUV光が酸素により吸収され、膜面に到達する172nmの光量が減少してしまい、光による処理の効率を低下することになる。すなわち、VUV光照射時には、できるだけ酸素濃度の低い状態で、VUV光が効率よく塗膜まで到達する状態で改質処理することが好ましい。   In the polysilazane-containing coating film, oxygen and a small amount of water are mixed at the time of application, and there are also adsorbed oxygen and adsorbed water in the thin glass and resin layers other than the polysilazane-containing coating film. Even if not introduced, it has been found that there are sufficient oxygen sources for supplying oxygen required for the reforming reaction. Further, as described above, VUV light of 172 nm is absorbed by oxygen, and the amount of light of 172 nm reaching the film surface is reduced, so that the processing efficiency by light is lowered. That is, at the time of VUV light irradiation, it is preferable to perform the modification treatment in a state where the VUV light efficiently reaches the coating film in a state where the oxygen concentration is as low as possible.

VUV光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。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   As the gas other than oxygen at the time of VUV light irradiation, a dry inert gas is preferable, and dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

〈ガスバリア性フィルムの用途〉
本発明のガスバリア性フィルムは、種々の封止用材料、基材として用いることができる。
<Use of gas barrier film>
The gas barrier film of the present invention can be used as various sealing materials and substrates.

本発明のガスバリア性フィルムは、有機光電変換素子や有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機電子デバイスに特に有用に用いることができる。例えば、光電変換素子に用いる際に、本発明のガスバリア性フィルムは透明であるため、このガスバリア性フィルムを基材として用いてこの側から太陽光の受光を行うように構成できる。即ち、このガスバリア性フィルム上に、例えば、ITO等の透明導電性薄膜を透明電極として設け、光電変換素子用基材を構成することができる。   The gas barrier film of the present invention can be particularly useful for organic electronic devices such as organic photoelectric conversion elements and organic electroluminescence elements. For example, when used in a photoelectric conversion element, the gas barrier film of the present invention is transparent, so that the gas barrier film can be used as a substrate to receive sunlight from this side. That is, on the gas barrier film, for example, a transparent conductive thin film such as ITO can be provided as a transparent electrode to constitute a substrate for a photoelectric conversion element.

そして、基材上に設けられたITO透明導電膜を電極としてこの上に半導体層を設け、さらに金属膜からなる電極を形成して光電変換素子を形成することができる。この上に別の封止材料を(同じでもよいが)重ねて前記ガスバリア性フィルム基材と周囲を接着、素子を封じ込めることで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光電変換素子への影響を封じることができる。   Then, the ITO transparent conductive film provided on the substrate can be used as an electrode, a semiconductor layer can be provided thereon, and an electrode made of a metal film can be formed to form a photoelectric conversion element. Another sealing material may be stacked on top of this (although it may be the same), and the gas barrier film substrate and the surroundings are adhered to each other, and the photoelectric conversion element can be sealed by enclosing the element. The influence of the gas such as oxygen on the photoelectric conversion element can be sealed.

光電変換素子用基材は、本発明のガスバリア性フィルム上に、透明導電性膜を作製することにより得られる。   The base material for photoelectric conversion elements is obtained by producing a transparent conductive film on the gas barrier film of the present invention.

また、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。なお、透明導電膜の膜厚としては、0.1〜1000nmの範囲の透明導電膜が好ましい。   The transparent conductive film can be formed by using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, or by a coating method such as a sol-gel method using a metal alkoxide such as indium or tin. In addition, as a film thickness of a transparent conductive film, the transparent conductive film of the range of 0.1-1000 nm is preferable.

次いで、本発明のガスバリア性フィルムの好ましい用途の1つである有機光電変換素子について説明する。   Subsequently, the organic photoelectric conversion element which is one of the preferable uses of the gas barrier film of this invention is demonstrated.

〈有機光電変換素子〉
(封止基材とその製造方法)
本発明のガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア性フィルム上に、さらに透明導電膜を形成し、これを陽極として、この上に有機光電変換素子を構成する層、陰極となる層とを積層し、この上にさらにもう一つのガスバリア性フィルムを封止基材として、重ね接着することで封止することができる。
<Organic photoelectric conversion element>
(Sealing substrate and manufacturing method thereof)
In the gas barrier film of the present invention, a transparent conductive film is further formed on the gas barrier film, and the layer constituting the organic photoelectric conversion element and the layer serving as the cathode are laminated on the transparent conductive film. Further, another gas barrier film can be used as a sealing base material, and sealing can be performed by repeated adhesion.

用いられるもう一つの封止材料(封止基材)としては、本発明のガスバリア性フィルムを用いることができる。また、例えば、包装材等に使用される公知のガスバリアフィルム、例えばプラスチックフィルム上に酸化ケイ素や、酸化アルミニウムを蒸着したもの、緻密なセラミック層と、柔軟性を有する衝撃緩和ポリマー層を交互に積層した構成のガスバリアフィルム等を封止フィルムとして用いることができる。   As another sealing material (sealing substrate) to be used, the gas barrier film of the present invention can be used. In addition, for example, a known gas barrier film used for packaging materials, such as a plastic film deposited with silicon oxide or aluminum oxide, a dense ceramic layer, and a flexible impact relaxation polymer layer are alternately laminated. A gas barrier film having the structure described above can be used as the sealing film.

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

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

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

金属箔の厚さは、金属箔に用いる材料による使用時のピンホール発生を防止し、ガスバリア性(透湿度、酸素透過率)を向上させ、かつ、生産性を向上させる等の観点から、6〜50μmの範囲に調整することが好ましい。   The thickness of the metal foil is 6 from the viewpoints of preventing pinholes during use due to the material used for the metal foil, improving gas barrier properties (moisture permeability, oxygen permeability), and improving productivity. It is preferable to adjust to a range of ˜50 μm.

樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔では、該樹脂フィルムとしては、機能性包装材料の新展開(株式会社 東レリサーチセンター)に記載の各種材料を使用することが可能であり、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂、セロハン系樹脂、ビニロン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等が挙げられる。   In the metal foil laminated with a resin film (polymer film), as the resin film, various materials described in the new development of functional packaging materials (Toray Research Center, Inc.) can be used. For example, polyethylene Resin, polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polyamide resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, acrylonitrile-butadiene copolymer resin, cellophane resin, vinylon resin, Examples thereof include vinylidene chloride resins.

ポリプロピレン系樹脂、ナイロン系樹脂等の樹脂は、延伸されていてもよく、さらに塩化ビニリデン系樹脂をコートされていてもよい。また、ポリエチレン系樹脂は、低密度あるいは高密度のものも用いることができる。   Resins such as polypropylene resins and nylon resins may be stretched and further coated with a vinylidene chloride resin. In addition, a polyethylene resin having a low density or a high density can be used.

後述するが、2つのフィルムの封止方法としては、例えば、一般に使用されるインパルスシーラー熱融着性の樹脂層をラミネートして、インパルスシーラーで融着させ、封止する方法が好ましく、この場合、ガスバリア性フィルム同士の封止は、封止作業時のフィルムの取り扱い性の向上と、インパルスシーラー等による熱融着を容易に実施可能にさせる観点から膜厚としては300μm以下が望ましい。   As will be described later, as a method for sealing the two films, for example, a method of laminating a commonly used impulse sealer heat-fusible resin layer, fusing with an impulse sealer, and sealing is preferable. Further, the sealing between the gas barrier films is preferably 300 μm or less from the viewpoint of improving the handling property of the film at the time of sealing work and enabling easy thermal fusion with an impulse sealer or the like.

(有機光電変換素子の封止)
本発明の有機光電変換素子では、本発明のガスバリア性フィルム上に透明導電膜を形成して得られた有機光電変換素子用基材上に、有機光電変換素子を構成する各層を形成した後、上記の封止基材を用いて、不活性ガスによりパージされた環境下で、上記封止基材で陰極面を覆うようにして、有機光電変換素子を封止することができる。
(Sealing of organic photoelectric conversion elements)
In the organic photoelectric conversion element of the present invention, after forming each layer constituting the organic photoelectric conversion element on the organic photoelectric conversion element substrate obtained by forming the transparent conductive film on the gas barrier film of the present invention, Using the above sealing substrate, the organic photoelectric conversion element can be sealed so as to cover the cathode surface with the sealing substrate in an environment purged with an inert gas.

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

また、前記の樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔を用いて、有機光電変換素子を封止するにあたっては、ラミネートされた樹脂フィルム面ではなく、金属箔上にセラミック層を形成し、このセラミック層面を有機光電変換素子の陰極に貼合することが好ましい。   In addition, when sealing the organic photoelectric conversion element using the metal foil laminated with the resin film (polymer film), a ceramic layer is formed on the metal foil instead of the laminated resin film surface, The ceramic layer surface is preferably bonded to the cathode of the organic photoelectric conversion element.

封止フィルムのポリマー膜面を有機光電変換素子の陰極に貼合すると、部分的に導通が発生することがある。   When the polymer film surface of the sealing film is bonded to the cathode of the organic photoelectric conversion element, conduction may occur partially.

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

接着方法としてはドライラミネート方式が作業性の面で優れている。この方法は一般には1.0〜2.5μm程度の硬化性の接着剤層を使用する。   As an adhesion method, the dry laminating method is excellent in terms of workability. This method generally uses a curable adhesive layer of about 1.0 to 2.5 μm.

但し、接着剤の塗設量が多すぎる場合には、トンネル、浸み出し、縮緬皺等が発生することがあるため、好ましくは接着剤量を乾燥膜厚で3〜5μmになるように調節することが好ましい。   However, if the amount of adhesive applied is too large, tunneling, seepage, shrinkage, etc. may occur, so the amount of adhesive is preferably adjusted to 3-5 μm in dry film thickness. It is preferable to do.

ホットメルトラミネーションとはホットメルト接着剤を溶融し支持体に接着層を塗設する方法であるが、接着剤層の厚さは一般に1〜50μmと広い範囲で設定可能な方法である。一般に使用されるホットメルト接着剤のベースレジンとしては、EVA、EEA、ポリエチレン、ブチルラバー等が使用され、ロジン、キシレン樹脂、テルペン系樹脂、スチレン系樹脂等が粘着付与剤として、ワックス等が可塑剤として添加される。   Hot melt lamination is a method in which a hot melt adhesive is melted and an adhesive layer is applied to a support, and the thickness of the adhesive layer is generally a method that can be set in a wide range of 1 to 50 μm. Commonly used base resins for hot melt adhesives include EVA, EEA, polyethylene, butyl rubber, etc., rosin, xylene resin, terpene resin, styrene resin, etc. as tackifiers, wax etc. It is added as an agent.

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

エクストルージョンラミネートに使用される樹脂としては一般に、LDPE、EVA、PP等が使用される。   In general, LDPE, EVA, PP or the like is used as the resin used for the extrusion laminate.

次いで、本発明の有機光電変換素子の構成層について説明する。   Next, the constituent layers of the organic photoelectric conversion element of the present invention will be described.

(有機光電変換素子の構成)
本発明に係る有機光電変換素子の好ましい態様を説明するが、これらに限定されない。
(Configuration of organic photoelectric conversion element)
Although the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element which concerns on this invention is demonstrated, it is not limited to these.

本発明の有機光電変換素子の構成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層ともいう)が少なくとも1層以上あり、光を照射すると電流を発生する素子であることが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a structure of the organic photoelectric conversion element of this invention, The electric power generation layer (The layer where the p-type semiconductor and the n-type semiconductor were mixed, a bulk heterojunction layer, and i layer is also sandwiched between the anode and the cathode. ) Is at least one layer and is preferably an element that generates current when irradiated with light.

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

(i)陽極/発電層(光電変換層ともいう)/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発電層(光電変換層)/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発電層(光電変換層)/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/p型半導体層/発電層(光電変換層)/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(光電変換層ともいう)/電子輸送層/中間電極/正孔輸送層/第2発電層(光電変換層ともいう)/電子輸送層/陰極。
(I) Anode / power generation layer (also referred to as photoelectric conversion layer) / cathode (ii) Anode / hole transport layer / power generation layer (photoelectric conversion layer) / cathode (iii) Anode / hole transport layer / power generation layer (photoelectric conversion) Layer) / electron transport layer / cathode (iv) anode / hole transport layer / p-type semiconductor layer / power generation layer (photoelectric conversion layer) / n-type semiconductor layer / electron transport layer / cathode (v) anode / hole transport layer / First power generation layer (also referred to as photoelectric conversion layer) / electron transport layer / intermediate electrode / hole transport layer / second power generation layer (also referred to as photoelectric conversion layer) / electron transport layer / cathode.

(発電層(光電変換層ともいう))
本発明の有機光電変換素子の発電層について説明する。
(Power generation layer (also called photoelectric conversion layer))
The power generation layer of the organic photoelectric conversion element of the present invention will be described.

本発明の有機光電変換素子の発電層は、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層を形成していてもよいし、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層を形成してもよいが、バルクヘテロジャンクション層のほうが光電変換効率の向上の観点からより好ましい構成である。   The power generation layer of the organic photoelectric conversion element of the present invention needs to contain a p-type semiconductor material capable of transporting holes and an n-type semiconductor material capable of transporting electrons, and these are substantially two layers and heterojunction layers. May be formed, or a bulk heterojunction layer in a mixed state in one layer may be formed, but the bulk heterojunction layer has a more preferable configuration from the viewpoint of improving photoelectric conversion efficiency. is there.

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。   A p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material used for the power generation layer will be described later.

本発明の有機光電変換素子の発電層は、有機EL素子の発光層と同様に、発電層を正孔輸送層、電子輸送層で挟み込むことで、正孔及び電子の陽極・陰極への取り出し効率を高めることができるため、それらを有する構成((ii)、(iii))が好ましく用いられる。   Like the light emitting layer of the organic EL device, the power generation layer of the organic photoelectric conversion device of the present invention sandwiches the power generation layer between the hole transport layer and the electron transport layer, thereby extracting the holes and electrons into the anode / cathode. Therefore, the configurations ((ii) and (iii)) having them are preferably used.

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構成ともいう)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.

太陽光利用率(光電変換効率)の向上を目的として、図1に示す有機光電変換素子10におけるサンドイッチ構造に代わって、一対の櫛歯状電極上にそれぞれ正孔輸送層14、電子輸送層16を形成し、その上に光電変換部15を配置するといった、バックコンタクト型の有機光電変換素子を構成とすることもできる。   Instead of the sandwich structure in the organic photoelectric conversion element 10 shown in FIG. 1 for the purpose of improving the sunlight utilization rate (photoelectric conversion efficiency), a hole transport layer 14 and an electron transport layer 16 are respectively formed on a pair of comb-like electrodes. A back contact type organic photoelectric conversion element in which the photoelectric conversion unit 15 is disposed thereon can be configured.

さらに、詳細な本発明に係る有機光電変換素子の好ましい態様を図1〜図3を用いて説明する。   Furthermore, the preferable aspect of the organic photoelectric conversion element which concerns on detailed this invention is demonstrated using FIGS. 1-3.

図1は、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子からなる太陽電池の一例を示す断面図である。図1において、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10は、基板11の一方面上に、陽極12、正孔輸送層17、バルクヘテロジャンクション層の発電層14、電子輸送層18及び陰極13が順次積層されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell composed of a bulk heterojunction organic photoelectric conversion element. In FIG. 1, a bulk heterojunction organic photoelectric conversion element 10 has an anode 12, a hole transport layer 17, a power generation layer 14 of a bulk heterojunction layer, an electron transport layer 18, and a cathode 13 sequentially stacked on one surface of a substrate 11. Has been.

基板11は、順次積層された陽極12、発電層14及び陰極13を保持する部材である。本実施形態では、基板11側から光電変換される光が入射するので、基板11は、この光電変換される光を透過させることが可能な、即ち、この光電変換すべき光の波長に対して透明な部材である。   The substrate 11 is a member that holds the anode 12, the power generation layer 14, and the cathode 13 that are sequentially stacked. In the present embodiment, since light that is photoelectrically converted enters from the substrate 11 side, the substrate 11 can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, with respect to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. It is a transparent member.

基板11は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。この基板11は、必須ではなく、例えば、発電層14の両面に陽極12及び陰極13を形成することでバルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10が構成されてもよい。   As the substrate 11, for example, a glass substrate or a resin substrate is used. The substrate 11 is not essential. For example, the bulk heterojunction organic photoelectric conversion element 10 may be configured by forming the anode 12 and the cathode 13 on both surfaces of the power generation layer 14.

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

図1において、基板11を介して陽極12から入射された光は、発電層14のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)が形成される。   In FIG. 1, light incident from the anode 12 through the substrate 11 is absorbed by the electron acceptor or electron donor in the bulk heterojunction layer of the power generation layer 14, and electrons move from the electron donor to the electron acceptor. A pair of holes and electrons (charge separation state) is formed.

発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極12と陰極13の仕事関数が異なる場合では陽極12と陰極13との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。   The generated electric charge is caused by an internal electric field, for example, when the work function of the anode 12 and the cathode 13 is different, the electrons pass between the electron acceptors and the holes are electron donors due to the potential difference between the anode 12 and the cathode 13. The photocurrent is detected by passing through different electrodes to different electrodes.

例えば、陽極12の仕事関数が陰極13の仕事関数よりも大きい場合では、電子は陽極12へ、正孔は陰極13へ輸送される。   For example, when the work function of the anode 12 is larger than that of the cathode 13, electrons are transported to the anode 12 and holes are transported to the cathode 13.

なお、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また、陽極12と陰極13との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。   If the magnitude of the work function is reversed, electrons and holes are transported in the opposite direction. In addition, the transport direction of electrons and holes can be controlled by applying a potential between the anode 12 and the cathode 13.

なお、図1には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、あるいは平滑化層等の他の層を有していてもよい。   Although not shown in FIG. 1, other layers such as a hole blocking layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, a hole injection layer, or a smoothing layer may be included.

さらに好ましい構成としては、前記発電層14が、所謂p−i−nの三層構成となっている構成(図2)である。通常のバルクヘテロジャンクション層は、p型半導体材料とn型半導体層が混合したi層単体であるが、p型半導体材料単体からなるp層、及びn型半導体材料単体からなるn層で挟むことにより、正孔及び電子の整流性がより高くなり、電荷分離した正孔・電子の再結合等によるロスが低減され、一層高い光電変換効率を得ることができる。   As a more preferable configuration, the power generation layer 14 has a so-called p-i-n three-layer configuration (FIG. 2). A normal bulk heterojunction layer is a single i layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor layer are mixed. By sandwiching between a p-layer composed of a single p-type semiconductor material and an n-layer composed of a single n-type semiconductor material, Further, the rectification property of holes and electrons is further increased, loss due to recombination of charge-separated holes and electrons is reduced, and higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

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

図3は、タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機光電変換素子からなる太陽電池を示す断面図である。タンデム型構成の場合、基板11上に、順次透明電極12、第1の発電層14′を積層した後、電荷再結合層15を積層した後、第2の発電層16、次いで対電極13を積層することで、タンデム型の構成とすることができる。第2の発電層16は、第1の発電層14′の吸収スペクトルと同じスペクトルを吸収する層でもよいし、異なるスペクトルを吸収する層でもよいが、好ましくは異なるスペクトルを吸収する層である。また、第1の発電層14′、第2の発電層16がともに前述のp−i−nの三層構成であってもよい。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a solar cell composed of an organic photoelectric conversion element including a tandem bulk heterojunction layer. In the case of the tandem configuration, the transparent electrode 12 and the first power generation layer 14 ′ are sequentially stacked on the substrate 11, the charge recombination layer 15 is stacked, the second power generation layer 16, and then the counter electrode 13 are stacked. By stacking, a tandem structure can be obtained. The second power generation layer 16 may be a layer that absorbs the same spectrum as the absorption spectrum of the first power generation layer 14 ′ or may be a layer that absorbs a different spectrum, but is preferably a layer that absorbs a different spectrum. Further, both the first power generation layer 14 ′ and the second power generation layer 16 may have the above-described three-layer structure of pin.

(p型半導体材料、n型半導体材料)
本発明の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。
(P-type semiconductor material, n-type semiconductor material)
The material used for formation of the electric power generation layer (it is also called a photoelectric converting layer) of the organic photoelectric conversion element of this invention is demonstrated.

(p型半導体材料)
本発明の有機光電変換素子の発電層として好ましく用いられるバルクヘテロジャンクション層の形成に用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマー・オリゴマーが挙げられる。
(P-type semiconductor material)
Examples of the p-type semiconductor material used for forming the bulk heterojunction layer preferably used as the power generation layer of the organic photoelectric conversion device of the present invention 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、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low-molecular 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、国際公開第03/28125号、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 as described in U.S. Pat. No. 2003/136964, J. Pat. Amer. Chem. Soc. , Vol127. No. 14.4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in 2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、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号に記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv Mater,2007p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体、Nature Mat.vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   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, a polythiophene-thienothiophene copolymer described in p328, a polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in WO08 / 000664, a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160, Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, 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 can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は、結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成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 can be performed and that can form a crystalline thin film after drying to achieve high mobility 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、及び特開2008−16834号公報等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって、可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料等を挙げることができる。   Examples of such materials include materials that can be insolubilized by polymerizing the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or by applying energy such as heat as described in US Patent Application Publication No. 2003/136964 and JP-A-2008-16834, etc., the soluble substituent reacts to insolubilize ( And materials).

(n型半導体材料)
本発明に係る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)
The n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer according to the present invention is not particularly limited. For example, a perfluoro compound (perfluoropentacene or the like) in which a hydrogen atom of a p-type semiconductor such as fullerene or octaazaporphyrin is substituted with a fluorine atom. Perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylenetetracarboxylic acid diimide and other aromatic carboxylic acid anhydrides, and polymers containing such imidized compounds as a skeleton A compound etc. can be mentioned.

しかし、各種のp型半導体材料と高速(〜50fs)、かつ効率的に電荷分離を行うことができる、フラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、及びこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換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 (up to 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), etc. 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)
本発明の有機光電変換素子10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17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)
In the organic photoelectric conversion element 10 of the present invention, the hole transport layer 17 can be taken out between the bulk heterojunction layer and the anode, and charges generated in the bulk heterojunction layer can be taken out more efficiently. It is preferable to have.

これらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層17としては、スタルクヴイテック製、商品名BaytronP等のPEDOT、ポリアニリン及びそのドープ材料、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。   As a material constituting these layers, for example, as the hole transport layer 17, PEDOT such as Product name BaytronP manufactured by Stark Vitec, polyaniline and its doped material, described in WO 06/19270, etc. Cyanide compounds 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。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。バルクヘテロジャンクション層を形成する前に、下層に塗布膜を形成すると塗布面をレベリングする効果があり、リーク等の影響が低減するため好ましい。   A layer made of a single p-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. The means for forming these layers may be either a vacuum deposition method or a solution coating method, but is preferably a solution coating method. Forming the coating film in the lower layer before forming the bulk heterojunction layer is preferable because it has the effect of leveling the coating surface and reduces the influence of leakage and the like.

(電子輸送層・正孔ブロック層)
本発明の有機光電変換素子10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18を形成することで、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)
In the organic photoelectric conversion element 10 of the present invention, by forming the electron transport layer 18 between the bulk heterojunction layer and the cathode, it becomes possible to more efficiently take out the charges generated in the bulk heterojunction layer. It is preferable to have these layers.

また、電子輸送層18としては、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)を用いることができるが、同様にバルク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 18, octaazaporphyrin, a p-type semiconductor perfluoro product (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, or the like) can be used. Similarly, a p-type semiconductor material used for a bulk heterojunction layer is used. The electron transport layer having a HOMO level deeper than the HOMO 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方が好ましい。   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、及び酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物及びフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。   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。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。   A layer made of a single n-type semiconductor material used for the bulk heterojunction layer can also be used. The means for forming these layers may be either a vacuum deposition method or a solution coating method, but is preferably a solution coating method.

(その他の層)
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を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.

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

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

(対電極(第2電極))
対電極は導電材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、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
(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 of the counter electrode, a material having a small work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound and a mixture thereof is used.

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。 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及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(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形成させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。   The counter electrode can be produced by forming a thin film from 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 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13は、金属(例えば、金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤ、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により形成でき好ましい。   Further, the counter electrode 13 may be a metal (for example, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), a nanoparticle made of carbon, a nanowire, or a nanostructure. A dispersion is preferable because a transparent and highly conductive counter electrode can be formed by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の対電極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の膜厚で作製した後、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 conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound in a thin 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、前記(v)(または図3)のようなタンデム構成の場合に必要となる中間電極の材料としては、透明性と導電性を併せ持つ化合物を用いた層であることが好ましく、前記透明電極で用いたような材料(ITO、AZO、FTO、酸化チタン等の透明金属酸化物、Ag、Al、Au等の非常に薄い金属層またはナノ粒子・ナノワイヤを含有する層、PEDOT:PSS、ポリアニリン等の導電性高分子材料等)を用いることができる。
(Intermediate electrode)
In addition, the material of the intermediate electrode required in the case of the tandem configuration as in (v) (or FIG. 3) is preferably a layer using a compound having both transparency and conductivity. (Such as ITO, AZO, FTO, transparent metal oxides such as titanium oxide, very thin metal layers such as Ag, Al, Au, or layers containing nanoparticles / nanowires, PEDOT: PSS, polyaniline, etc. Or the like can be used.

なお、前述した正孔輸送層と電子輸送層の中には、適切に組み合わせて積層することで中間電極(電荷再結合層)として働く組み合わせもあり、このような構成とすると1層形成する工程を省くことができ好ましい。   In addition, in the hole transport layer and the electron transport layer described above, there is also a combination that works as an intermediate electrode (charge recombination layer) by appropriately combining and laminating. Is preferable.

(金属ナノワイヤ)
本発明に係る導電性繊維としては、金属でコーティングした有機繊維や無機繊維、導電性金属酸化物繊維、金属ナノワイヤ、炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができるが、金属ナノワイヤが好ましい。
(Metal nanowires)
As the conductive fiber according to the present invention, an organic fiber or inorganic fiber coated with a metal, a conductive metal oxide fiber, a metal nanowire, a carbon fiber, a carbon nanotube, or the like can be used, and a metal nanowire is preferable.

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

本発明に係る金属ナノワイヤとしては、1つの金属ナノワイヤで長い導電パスを形成するために、また、適度な光散乱性を発現するために、平均長さが3μm以上であることが好ましく、さらには3〜500μmが好ましく、特に3〜300μm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。   The metal nanowire according to the present invention preferably has an average length of 3 μm or more in order to form a long conductive path with a single metal nanowire and to exhibit appropriate light scattering properties. 3-500 micrometers is preferable and it is especially preferable that it is 3-300 micrometers. 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、金属ナノワイヤの平均直径として10〜300nmが好ましく、30〜200nmであることがより好ましい。併せて、直径の相対標準偏差は20%以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an average diameter is small from a transparency viewpoint, On the other hand, the larger one is preferable from an electroconductive viewpoint. In this invention, 10-300 nm is preferable as an average diameter of metal nanowire, and it is more preferable that it is 30-200 nm. In addition, the relative standard deviation of the diameter is preferably 20% or less.

本発明に係る金属ナノワイヤの金属組成としては特に制限はなく、貴金属元素や卑金属元素の1種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)及び鉄、コバルト、銅、錫からなる群に属する少なくとも1種の金属を含むことが好ましく、導電性の観点から少なくとも銀を含むことがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a metal composition of the metal nanowire which concerns on this invention, Although it can comprise from the 1 type or several metal of a noble metal element and a base metal element, noble metals (for example, gold, platinum, silver, palladium, rhodium, (Iridium, ruthenium, osmium, etc.) and at least one metal belonging to the group consisting of iron, cobalt, copper, and tin is preferable, and at least silver is more preferable from the viewpoint of conductivity.

また、導電性と安定性(金属ナノワイヤの硫化や酸化耐性、及びマイグレーション耐性)を両立するために、銀と、銀を除く貴金属に属する少なくとも1種の金属を含むことも好ましい。本発明に係る金属ナノワイヤが2種類以上の金属元素を含む場合には、例えば、金属ナノワイヤの表面と内部で金属組成が異なっていてもよいし、金属ナノワイヤ全体が同一の金属組成を有していてもよい。   In order to achieve both conductivity and stability (sulfurization and oxidation resistance of metal nanowires and migration resistance), it is also preferable to include silver and at least one metal belonging to a noble metal other than silver. When the metal nanowire according to the present invention includes two or more kinds of metal elements, for example, the metal composition may be different between the inside and the surface of the metal nanowire, or the entire metal nanowire has the same metal composition. May be.

本発明において金属ナノワイヤの製造手段には特に制限はなく、例えば、液相法や気相法等の公知の手段を用いることができる。また、具体的な製造方法にも特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができる。   In the present invention, the means for producing the metal nanowire is not particularly limited, and for example, known means such as a liquid phase method and a gas phase method can be used. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in a specific manufacturing method, A well-known manufacturing method can be used.

例えば、Agナノワイヤの製造方法としては、Adv.Mater.,2002,14,833〜837;Chem.Mater.,2002,14,4736〜4745等、Auナノワイヤの製造方法としては特開2006−233252号公報等、Cuナノワイヤの製造方法としては特開2002−266007号公報等、Coナノワイヤの製造方法としては特開2004−149871号公報等を参考にすることができる。   For example, as a method for producing Ag nanowires, Adv. Mater. , 2002, 14, 833-837; Chem. Mater. , 2002, 14, 4736-4745, etc. As a method for producing Co nanowires, a method for producing Au nanowires is disclosed in JP 2006-233252A, and a method for producing Cu nanowires is disclosed in JP 2002-266007 A, etc. Reference can be made to Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-149871.

特に、上述した、Adv.Mater.及びChem.Mater.で報告されたAgナノワイヤの製造方法は、水系で簡便にAgナノワイヤを製造することができ、また、銀の導電率は金属中で最大であることから、本発明に用いられる金属ナノワイヤの製造方法として好ましく適用することができる。   In 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 method for producing metal nanowires used in the present invention Can be preferably applied.

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

(光学機能層)
本発明に係る有機光電変換素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していてもよい。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 according to the present invention may have various optical function layers for the purpose of more efficient light 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。   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.

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。   The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

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

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚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 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、及び輸送層・電極の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、バルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。
(Film formation method / surface treatment method)
Examples of a method for forming 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 coat method). Among these, examples of the method for forming the bulk heterojunction layer include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).

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。さらには、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。   Although there is no restriction | limiting in the coating method used in this case, For example, a spin coat method, the 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 ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, or a flexographic printing method.

塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために、加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集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 application, it is preferable to perform heating 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形成することが可能となる。   The power generation layer (bulk heterojunction layer) 14 may be composed of a single layer in which an electron acceptor and an electron donor are uniformly mixed, but a plurality of layers in which the mixing ratio of the electron acceptor and the electron donor is changed. You may comprise. In this case, it can be formed by using a material that can be insolubilized after coating as described above.

(パターニング)
本発明に係る電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
(Patterning)
The method and process for patterning the electrode, the power generation layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the like according to the present invention 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したりすることができる。また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成してもよい。   In the case of an insoluble material such as an electrode material, the electrode can be subjected to mask vapor deposition during vacuum deposition or patterned by a known method such as etching or lift-off. Alternatively, the pattern may be formed by transferring a pattern formed on another substrate.

そこで、このワイヤの傾斜特性及び銅−亜鉛−ニッケル三元合金めっき層の存在を確認すべく、以下の測定を実施した。   Therefore, the following measurements were performed in order to confirm the inclination characteristics of the wire and the presence of the copper-zinc-nickel ternary alloy plating layer.

XPS(X−ray photoelectron microscopy)による測定銅−亜鉛−ニッケル三元めっきワイヤを、最終湿式伸線前後について、本装置を用いて深さ方向での元素分布(濃度勾配)を調査した。本装置は、試料の測定面における元素濃度を測定、Arガスで試料表面を削り、また、削ったことでできた試料表面の新生面の元素濃度を測定するというルーチンを繰り返し、試料の深さ方向での元素の濃度勾配を分析するものである。   Measurement by XPS (X-ray photoelectron microscopy) The element distribution (concentration gradient) in the depth direction of the copper-zinc-nickel ternary plated wire was investigated before and after the final wet drawing using this apparatus. This device repeats the routine of measuring the element concentration on the measurement surface of the sample, scraping the sample surface with Ar gas, and measuring the element concentration on the new surface of the sample surface that has been formed by cutting, in the depth direction of the sample. The concentration gradient of the element is analyzed.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these.

実施例1
まず、比較のフィルム1−1A〜1−3A、本発明のガスバリア性フィルム1−1B〜1−3Bを作製した。
Example 1
First, comparative films 1-1A to 1-3A and gas barrier films 1-1B to 1-3B of the present invention were produced.

<比較フィルム1−1A〜1−3A、本発明のガスバリア性フィルム1−1B〜1−3Bの作製>
(支持体)
本発明では、支持体(図4、5)として、両面に易接着加工を施した厚さ125μmのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、テトロンO3)を、170℃で30分アニール加熱処理した後、裏面側に下記ブリードアウト防止層(図4では省略)を作製したものを用いた。
<Production of Comparative Films 1-1A to 1-3A and Gas Barrier Films 1-1B to 1-3B of the Present Invention>
(Support)
In the present invention, as a support (FIGS. 4 and 5), a 125 μm thick polyester film (Tetron O3, manufactured by Teijin DuPont Film Co., Ltd.) having both surfaces subjected to easy adhesion processing is annealed at 170 ° C. for 30 minutes. After that, the following bleed-out prevention layer (not shown in FIG. 4) prepared on the back side was used.

(ブリードアウト防止層の作製)
ポリエステルフィルムの裏面側に、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作製した。
(Preparation of bleed-out prevention layer)
On the back side of the polyester film, UV curing type organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR Z7535 manufactured by JSR Corporation was applied, and after applying with a wire bar so that the film thickness after drying was 4 μm, curing conditions: 1.0 J / Cm 2 , in air, using a high-pressure mercury lamp, drying conditions; curing at 80 ° C. for 3 minutes to produce a bleed-out prevention layer.

<比較フィルム1−1A>
支持体5として、上記ブリードアウト防止層を裏面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを用いた。この支持体上に、二酸化ケイ素膜をスパッタ法を用いて約100nm形成し、高バリア性領域(図4、3)を有する比較フィルム1−1Aを得た。
<Comparative film 1-1A>
As the support 5, a polyester film having a thickness of 125 μm in which the bleed-out prevention layer was formed on the back surface side was used. On this support, a silicon dioxide film was formed to a thickness of about 100 nm by sputtering to obtain a comparative film 1-1A having a high barrier region (FIGS. 4 and 3).

<本発明のガスバリア性フィルム1−1B>
上記で得た比較フィルム1−1A上に、パーヒドロポリシラザンの20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカNAX120−20、アミン触媒タイプ)とパーヒドロポリシラザンの20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカNN120−20、無触媒タイプ)を1:4の質量比率で混合した後、ジブチルエーテルにて4質量%になるように希釈した溶液を用い、スピンコート(5000rpm、60秒)にて塗布後、80℃にて1分間乾燥することで、パーヒドロポリシラザン塗布膜を形成した。
<Gas barrier film 1-1B of the present invention>
On the comparative film 1-1A obtained above, a 20% by mass dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica NAX120-20, amine catalyst type) and a 20% by mass dibutyl ether of perhydropolysilazane. A solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica NN120-20, non-catalytic type) was mixed at a mass ratio of 1: 4, and then a solution diluted to 4% by mass with dibutyl ether was used for spin coating. After coating at (5000 rpm, 60 seconds), it was dried at 80 ° C. for 1 minute to form a perhydropolysilazane coating film.

さらに、ステージ可動型キセノンエキシマ照射装置(MDエキシマ社製、MECL−M−1−200)を用いて、エキシマランプを照射(エキシマ光源ランプと基材との距離:3mm、ステージ温度:100℃、処理環境の酸素濃度:0.1%、ステージ可動速度10mm/秒で10回搬送)することで、膜の表面およそ10nmが二酸化ケイ素からなる第2の高ガスバリア性領域1に、その下のおよそ40nmが窒素原子を含有するケイ素化合物からなる水分トラップ領域2に転化された、本発明のガスバリア性フィルム1−1B(図4、4:なし)を作製した。   Furthermore, using a stage movable type xenon excimer irradiation device (MD excimer, MECL-M-1-200), excimer lamp irradiation (distance between excimer light source lamp and substrate: 3 mm, stage temperature: 100 ° C., Oxygen concentration in the processing environment: 0.1%, transported 10 times at a stage moving speed of 10 mm / sec.) To the second high gas barrier region 1 in which the surface of the membrane is made of silicon dioxide, A gas barrier film 1-1B (FIG. 4, 4: None) of the present invention in which 40 nm was converted into a moisture trap region 2 made of a silicon compound containing a nitrogen atom was produced.

ここで、各領域の膜厚は、TEM(Transmission Electron Microscope:透過電子顕微鏡)の断面写真より、明確な界面が見られることで確認できた。   Here, the film thickness of each area | region was confirmed by the clear interface being seen from the cross-sectional photograph of TEM (Transmission Electron Microscope: Transmission electron microscope).

また、各領域の組成については、スパッタ法とXPS表面分析を組み合わせて確認した。   The composition of each region was confirmed by a combination of sputtering and XPS surface analysis.

スパッタ法を用いて表面から深さ方向へエッチングを行い、XPS表面分析装置を用いて、最表面を0nmとして、0.5nm/分の速度でスパッタし、原子組成比を測定したところ、表層からおよそ10nm付近までは、Si:Oの比率がほぼ1:2(第2の高ガスバリア性領域、図4、1)に、その下から第1の高ガスバリア性領域(二酸化ケイ素層)までのおよそ40nm付近までは、Si:O:Nの比率がほぼ均一に1:0.35:0.65(水分トラップ領域、図4、2)に、更にその下の第1の高ガスバリア性領域から支持体までの100nmが二酸化ケイ素層になっていることが分かった。   Etching from the surface to the depth direction using the sputtering method, and using the XPS surface analyzer, the outermost surface was set to 0 nm, sputtering was performed at a rate of 0.5 nm / min, and the atomic composition ratio was measured. Up to about 10 nm, the ratio of Si: O is approximately 1: 2 (second high gas barrier region, FIGS. 4 and 1), and from there to the first high gas barrier region (silicon dioxide layer). Up to about 40 nm, the Si: O: N ratio is almost uniformly 1: 0.35: 0.65 (moisture trap region, FIGS. 4 and 2), and further supported from the first high gas barrier region below it. It was found that 100 nm up to the body was a silicon dioxide layer.

表面分析に用いるXPS表面分析装置としては、特に限定はなく、いかなる機種も使用することができるが、本実施例においてはVGサイエンティフィックス社製ESCALAB−200Rを用いた。X線アノードにはMgを用い、出力600W(加速電圧15kV、エミッション電流40mA)で測定した。   The XPS surface analyzer used for the surface analysis is not particularly limited, and any model can be used. In this example, ESCALAB-200R manufactured by VG Scientific, Inc. was used. Mg was used for the X-ray anode, and measurement was performed at an output of 600 W (acceleration voltage: 15 kV, emission current: 40 mA).

<比較フィルム1−2A>
支持体5として、上記ブリードアウト防止層を裏面側に、下記平滑層を表面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを用いた。この支持体上に、二酸化ケイ素膜を、プラズマCVD法(酸素ガス導入下、テトラエトキシシランを原料ガスに用い、原料ガス供給量とエネルギーの出力密度を調整することで、堆積速度が高速になるように調整した)を用いて約50nm形成し、高ガスバリア性領域(図4、3)を有する比較フィルム1−2Aを得た。
<Comparative film 1-2A>
As the support 5, a polyester film having a thickness of 125 μm in which the bleed-out preventing layer was formed on the back side and the following smooth layer was formed on the front side was used. On this support, a silicon dioxide film is deposited by plasma CVD (using oxygen gas and tetraethoxysilane as the source gas, and adjusting the source gas supply rate and energy output density to increase the deposition rate. Comparative film 1-2A having a high gas barrier property region (FIGS. 4 and 3) was obtained.

(平滑層の作製)
支持体(図4、5)の表面側に、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で硬化を行い、平滑層(クリアハードコート層:CHC層)を作製した(図4では省略)。
(Production of smooth layer)
On the surface side of the support (FIGS. 4 and 5), a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7501 manufactured by JSR Corporation was applied, and after applying with a wire bar so that the film thickness after drying was 4 μm, Drying conditions: after drying at 80 ° C. for 3 minutes, using a high-pressure mercury lamp in an air atmosphere, curing conditions: curing at 1.0 J / cm 2 to produce a smooth layer (clear hard coat layer: CHC layer) ( (Omitted in FIG. 4).

<本発明のガスバリア性フィルム1−2B>
上記で得た本発明における第1の高ガスバリア性領域を有する比較フィルム1−2A上に、ガスバリア性フィルム1−1Bと同様にして、水分トラップ領域(図4、2)及び第2の高ガスバリア性領域(図4、1)を設けた、本発明のガスバリア性フィルム1−2Bを得た(図4、4:なし)
また、ガスバリア性フィルム1−1Bと同様に、TEMの断面写真、及びXPS表面分析から、膜の表面からおよそ10nmが第2の高ガスバリア性領域1(二酸化ケイ素層)、その下のおよそ40nmが水分トラップ領域2(Si:O:N=1:0.25:0.7)、更にその下のおよそ100nmが第1の高ガスバリア性領域(二酸化ケイ素層)になっていることが分かった。
<Gas barrier film 1-2B of the present invention>
In the same manner as the gas barrier film 1-1B, the moisture trap region (FIGS. 4 and 2) and the second high gas barrier were formed on the comparative film 1-2A having the first high gas barrier region in the present invention obtained above. The gas barrier film 1-2B of the present invention provided with the property region (FIGS. 4, 1) was obtained (FIG. 4, 4: None).
Similarly to the gas barrier film 1-1B, from the cross-sectional photograph of TEM and the XPS surface analysis, about 10 nm from the film surface is the second high gas barrier region 1 (silicon dioxide layer), and about 40 nm below it is It was found that the moisture trap region 2 (Si: O: N = 1: 0.25: 0.7), and further about 100 nm below it was the first high gas barrier region (silicon dioxide layer).

<比較フィルム1−3A>
支持体(図4、5)として、上記ブリードアウト防止層を裏面側に、下記平滑層を表面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを用いた。この支持体上に、本発明のガスバリア性フィルム1−1Bの作製と同様にして、パーヒドロポリシラザン塗布膜を形成後、転化処理を施すことで、膜の表面からおよそ10nmが二酸化ケイ素からなる第1の高ガスバリア性領域(図4、3)に、その下のおよそ20nmが窒素原子を含有するケイ素化合物層に、更にその下のおよそ20nmがシラノールリッチな二酸化ケイ素層に転化された比較フィルム1−3Aを作製した。
<Comparative film 1-3A>
As a support (FIGS. 4 and 5), a 125 μm-thick polyester film in which the bleed-out prevention layer was formed on the back side and the following smooth layer was formed on the front side was used. On this support, in the same manner as the production of the gas barrier film 1-1B of the present invention, a perhydropolysilazane coating film is formed and then subjected to a conversion treatment, so that about 10 nm from the surface of the film is made of silicon dioxide. Comparative film 1 in which a high gas barrier region (FIGS. 4 and 3) is converted into a silicon compound layer containing about 20 nm below it and a silicon compound layer containing about 20 nm below it into a silanol-rich silicon dioxide layer. -3A was produced.

ここで、シラノールリッチな二酸化ケイ素層とは、Si原子の一部にOH基が置換したSiOH(シラノール)が多く含まれるシリカ層のことを表している。シラノールリッチな二酸化ケイ素層は、Si:Oの比率がほぼ均一に1:2.2となっていること、及び、シラノール基の存在がTof−SIMS(Time−Of−Flight Secondary Ion Spectrometry:飛行時間型二次イオン質量分析法)により確認できたことから推定している。   Here, the silanol-rich silicon dioxide layer represents a silica layer containing a large amount of SiOH (silanol) in which a part of Si atoms are substituted with OH groups. In the silanol-rich silicon dioxide layer, the ratio of Si: O is almost uniformly 1: 2.2, and the presence of silanol groups is Tof-SIMS (Time-Of-Flight Secondary Ion Spectrometry: time of flight). Type secondary ion mass spectrometry).

ちなみに、比較フィルム1−3Aをウェットサーモ(60℃、90%RH)下で3日間処理した後、上記と同様に各領域の組成を確認したところ、膜の表面からおよそ10nmの二酸化ケイ素からなる第1の高ガスバリア性領域(図4、3)に変化はなかったが、その下のおよそ20nmあった窒素原子を含有するケイ素化合物層は消失し、更にその下におよそ20nmあったシラノールリッチな二酸化ケイ素層の膜厚が40nmとなっていた。このことから、高ガスバリア性領域に挟まれていない窒素原子を含有するケイ素化合物層は、高温高湿下にて全てシラノールリッチな二酸化ケイ素層に変化することが確認できた。   By the way, after the comparative film 1-3A was treated under wet thermo (60 ° C., 90% RH) for 3 days, the composition of each region was confirmed in the same manner as described above. Although there was no change in the first high gas barrier region (FIGS. 4 and 3), the silicon compound layer containing nitrogen atoms that was about 20 nm below it disappeared, and further, the silanol-rich layer that was about 20 nm below it disappeared. The film thickness of the silicon dioxide layer was 40 nm. From this, it was confirmed that the silicon compound layer containing nitrogen atoms not sandwiched between the high gas barrier regions was all changed to a silanol-rich silicon dioxide layer under high temperature and high humidity.

<本発明のガスバリア性フィルム1−3B>
上記で得た本発明における第1の高ガスバリア性領域を有する比較フィルム1−3A上に、ガスバリア性フィルム1−1Bと同様にして、水分トラップ領域2及び第2の高ガスバリア性領域1を設けた、本発明のガスバリア性フィルム1−3Bを得た(図4、4:シラノールリッチな二酸化ケイ素層/窒素原子を含有するケイ素化合物層)。
<Gas barrier film 1-3B of the present invention>
In the same manner as the gas barrier film 1-1B, the moisture trap region 2 and the second high gas barrier region 1 are provided on the comparative film 1-3A having the first high gas barrier region in the present invention obtained above. Moreover, the gas barrier film 1-3B of the present invention was obtained (FIGS. 4 and 4: Silanol-rich silicon dioxide layer / silicon compound layer containing nitrogen atoms).

また、ガスバリア性フィルム1−1Bと同様に、TEMの断面写真、及びXPS表面分析から、膜の表面からおよそ10nmが第2の高ガスバリア性領域(図4、1)(二酸化ケイ素層)、その下のおよそ40nmが水分トラップ領域(図4、2)(Si:O:N=1:0.25:0.75)になっていることが分かった。   Further, similarly to the gas barrier film 1-1B, from the cross-sectional photograph of TEM and the XPS surface analysis, about 10 nm from the film surface is the second high gas barrier region (FIGS. 4, 1) (silicon dioxide layer), It was found that approximately 40 nm below is a moisture trap region (FIGS. 4 and 2) (Si: O: N = 1: 0.25: 0.75).

<比較フィルム1−4A>
支持体5として、上記ブリードアウト防止層を裏面側に、下記平滑層を表面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを用いた。この支持体上に、本発明のガスバリア性フィルム1−1Bの作製と同様にして、パーヒドロポリシラザン塗布膜を形成後、エキシマランプ照射による転化処理は行わず、ウェットサーモ(60℃、90%RH)下で5分間処理した後、ホットプレートにて100℃5分間加熱することで、支持体上の全ての領域がほぼ均一にシラノールリッチな二酸化ケイ素層(およそ70nm)に転化された比較フィルム1−4Aを作製した。
<Comparative film 1-4A>
As the support 5, a polyester film having a thickness of 125 μm in which the bleed-out preventing layer was formed on the back side and the following smooth layer was formed on the front side was used. On this support, the perhydropolysilazane coating film was formed in the same manner as in the production of the gas barrier film 1-1B of the present invention, and was not subjected to a conversion treatment by excimer lamp irradiation, but a wet thermo (60 ° C., 90% RH). The comparative film 1 in which all regions on the support were converted to a silanol-rich silicon dioxide layer (approximately 70 nm) by heating at 100 ° C. for 5 minutes on a hot plate after being treated for 5 minutes under -4A was produced.

<比較フィルム1−4B>
上記で得た比較フィルム1−4A上に、ガスバリア性フィルム1−1Bの作製と同様にして、パーヒドロポリシラザン塗布膜を形成後、エキシマランプ照射による転化処理を施すことで、膜の表面からおよそ10nmが二酸化ケイ素層、その下のおよそ20nmが窒素原子を含有するケイ素化合物層(Si:O:N=1:0.85:0.55)、更にその下から支持体までのおよそ90nmがシラノールリッチな二酸化ケイ素層となっている比較フィルム1−4Bを作製した。
<Comparative film 1-4B>
On the comparative film 1-4A obtained above, in the same manner as the production of the gas barrier film 1-1B, after forming a perhydropolysilazane coating film, by applying a conversion treatment by excimer lamp irradiation, the surface of the film is approximately 10 nm is a silicon dioxide layer, 20 nm below that is a silicon compound layer containing nitrogen atoms (Si: O: N = 1: 0.85: 0.55), and about 90 nm from the bottom to the support is silanol. Comparative film 1-4B having a rich silicon dioxide layer was produced.

ちなみに、比較フィルム1−4Bをウェットサーモ(60℃、90%RH)下で3日間処理した後、上記と同様に各領域の組成を確認したところ、膜の表面からおよそ10nmの二酸化ケイ素からなる第2の高ガスバリア性領域3に変化はなかったが、その下のおよそ20nmあった窒素原子を含有するケイ素化合物層は消失し、更にその下におよそ90nmあったシラノールリッチな二酸化ケイ素層の膜厚が110nmとなっていた。このことから、高ガスバリア性領域に挟まれていない窒素原子を含有するケイ素化合物層は、高温高湿下にて全てシラノールリッチな二酸化ケイ素層に変化することが確認できた。   By the way, after the comparative film 1-4B was treated under wet thermo (60 ° C., 90% RH) for 3 days, the composition of each region was confirmed in the same manner as described above. Although there was no change in the second high gas barrier region 3, the silicon compound layer containing nitrogen atoms that was approximately 20 nm below it disappeared, and further a film of a silanol-rich silicon dioxide layer that was approximately 90 nm below it. The thickness was 110 nm. From this, it was confirmed that the silicon compound layer containing nitrogen atoms not sandwiched between the high gas barrier regions was all changed to a silanol-rich silicon dioxide layer under high temperature and high humidity.

<比較フィルム1−5A>
支持体5として、上記ブリードアウト防止層を裏面側に、下記平滑層を表面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを用いた。この支持体上に、比較フィルム1−2Aと同様にして、プラズマCVD法(酸素ガス導入下、テトラエトキシシランを原料ガスに用い、原料ガス供給量とエネルギーの出力密度を調整することで、堆積速度が超低速になるように調整した)により二酸化ケイ素膜を約50nm形成することで、比較フィルム1−5Aを得た。
<Comparative film 1-5A>
As the support 5, a polyester film having a thickness of 125 μm in which the bleed-out preventing layer was formed on the back side and the following smooth layer was formed on the front side was used. On this support, in the same manner as the comparative film 1-2A, the plasma CVD method (with introduction of oxygen gas, tetraethoxysilane was used as the source gas, and the source gas supply amount and the energy output density were adjusted. Comparative film 1-5A was obtained by forming a silicon dioxide film with a thickness of about 50 nm by adjusting the speed so as to be extremely low.

<比較フィルム1−5B>
上記で得た比較フィルム1−5A上に、本発明のガスバリア性フィルム1−1Bと同様にして、膜の表面からおよそ10nmが二酸化ケイ素層、その下のおよそ40nmが窒素原子を含有するケイ素化合物層(Si:O:N=1:0.25:0.75)となっている比較フィルム1−5Bを作製した。
<Comparative film 1-5B>
On the comparative film 1-5A obtained above, in the same manner as the gas barrier film 1-1B of the present invention, a silicon compound having a silicon dioxide layer of about 10 nm from the surface of the film and a nitrogen compound of about 40 nm below it is a nitrogen atom. Comparative film 1-5B having a layer (Si: O: N = 1: 0.25: 0.75) was produced.

<参考例フィルム1−6>
ガスバリア性フィルムの作製に用いた、ブリードアウト防止層を裏面側に、平滑層を表面側に形成した厚さ125μmのポリエステルフィルムを参考例フィルム1−6とした。
<Reference Example Film 1-6>
A polyester film having a thickness of 125 μm and having a bleed-out preventing layer on the back side and a smooth layer on the front side used for the production of the gas barrier film was used as Reference Example Film 1-6.

《ガスバリア性部材の評価》
得られたガスバリア性部材について、下記にようにして即、ウェットサーモ(60℃、90%RH)処理後、屈曲後のガスバリア性(水蒸気透過率)の評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier material >>
The obtained gas barrier member was immediately subjected to wet thermo (60 ° C., 90% RH) treatment and then evaluated for gas barrier property (water vapor permeability) after bending as described below.

〈ガスバリア性の評価〉
ガスバリア性の指標として水蒸気透過率(WVTR(g/m/day))について、下記にようにして測定した。
<Evaluation of gas barrier properties>
The water vapor transmission rate (WVTR (g / m 2 / day)) was measured as follows as an index of gas barrier properties.

(屈曲処理)
ガスバリア性部材の保護層の面を外側にして、ガスバリア性部材を20mmφの曲率になるように、180度の角度で50回屈曲を繰り返した。
(Bending treatment)
The gas barrier member was bent 50 times at an angle of 180 degrees so that the surface of the protective layer of the gas barrier member was on the outside and the gas barrier member had a curvature of 20 mmφ.

(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
レーザー顕微鏡:KEYENCE VK−8500
原子間力顕微鏡(AFM):Digital Instruments社製DI3100
(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)
(評価用セルの作製)
ガスバリア性部材(ガスバリアフィルム)のガスバリア層面(セラミック層面ともいう)に、真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE−400)を用い、透明導電膜を付ける前のガスバリア性部材試料の蒸着させたい部分(12mm×12mmを9箇所)以外をマスクし、金属カルシウムを蒸着させた。
(apparatus)
Vapor deposition apparatus: Vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.
Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M
Laser microscope: KEYENCE VK-8500
Atomic force microscope (AFM): DI3100 manufactured by Digital Instruments
(raw materials)
Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular)
Water vapor-impermeable metal: Aluminum (φ3-5mm, granular)
(Production of evaluation cell)
I want to vapor-deposit a gas barrier member sample before applying a transparent conductive film on a gas barrier layer surface (also referred to as a ceramic layer surface) of a gas barrier member (gas barrier film) using a vacuum deposition apparatus (vacuum deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.) Masking was performed except for portions (9 locations of 12 mm × 12 mm), and metallic calcium was deposited.

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ガスバリア性部材を60℃、90%RHの高温高湿下で保存し、特開2005−283561号公報に記載の方法(カルシウム法)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 gas barrier member with both surfaces sealed is stored at 60 ° C. and 90% RH under high temperature and high humidity, and the amount of corrosion of metallic calcium is based on the method (calcium method) described in JP-A-2005-283561. The amount of moisture permeated into the cell was calculated.

尚、ガスバリアフィルムのガスバリア層の表面から以外の水蒸気の透過が無いことを確認する為、比較試料としてガスバリアフィルムの代わりに、厚さ0.2mmの石英ガラス板を用いて金属カルシウムを蒸着した試料を、同様な60℃、90%RHの高温高湿下保存を行い、2000時間経過後でも金属カルシウム腐食が発生しないことを確認した。   In addition, in order to confirm that there is no permeation of water vapor other than from the surface of the gas barrier layer of the gas barrier film, a sample obtained by depositing metallic calcium using a quartz glass plate having a thickness of 0.2 mm instead of the gas barrier film as a comparative sample Was stored under the same high temperature and high humidity conditions of 60 ° C. and 90% RH, and it was confirmed that no corrosion of metallic calcium occurred even after 2000 hours.

比較のフィルム1−1A〜1−5A、1−4B〜1−5B、1−6、本発明のガスバリア性フィルム1−1B〜1−3Bについて各々測定された水蒸気透過率(WVTR(g/m/day))について、表1にまとめた。 Comparative films 1-1A to 1-5A, 1-4B to 1-5B, 1-6, and water vapor permeability (WVTR (g / m) measured for the gas barrier films 1-1B to 1-3B of the present invention, respectively. 2 / day)) are summarized in Table 1.

Figure 2012076385
Figure 2012076385

表1の結果より、本発明のガスバリア性フィルム1−1B〜1−3Bは、いずれも高いガスバリア性を有しており、ウェットサーモ(60℃、90%RH)処理後、屈曲処理後も水蒸気透過率の劣化がないことが分かった。   From the results of Table 1, the gas barrier films 1-1B to 1-3B of the present invention all have high gas barrier properties, and after the wet thermo treatment (60 ° C., 90% RH) treatment and after the bending treatment, water vapor is also obtained. It was found that there was no deterioration in transmittance.

一方、比較のフィルム1−1A〜1−4A、1−4Bは、いずれも低いガスバリア性しか有していないことが分かった。   On the other hand, it was found that the comparative films 1-1A to 1-4A and 1-4B all had only a low gas barrier property.

さらに、支持体〜第1の高ガスバリア性領域のWVTRが劣化処理(ウェットサーモ処理、あるいは、屈曲処理)前において9×10−4以下という非常に高いガスバリア性を示す比較のフィルム1−5A上に、本発明同様、水分トラップ領域及び第2の高ガスバリア性領域を設けた比較のフィルム1−5Bでは、屈曲処理前においては高いガスバリア性を示すものの、屈曲処理後に極端なガスバリア性の低下が見られることが分かった。 Furthermore, on the comparative film 1-5A showing a very high gas barrier property of 9 × 10 −4 or less before the WVTR of the support to the first high gas barrier region is deteriorated (wet thermo treatment or bending treatment) Furthermore, as in the present invention, the comparative film 1-5B provided with the moisture trap region and the second high gas barrier property region shows a high gas barrier property before the bending treatment, but there is an extreme decrease in gas barrier property after the bending treatment. I can see that.

これは、比較のフィルム1−5Aでは、初期のガスバリア性は高いものの非常に割れ易く、1ヶ所でも欠陥が形成されるとその点に応力が集中するために、バリア膜の急激な破壊が起きてしまうためと考えられる。よって、屈曲耐性も低く、安定性を確保することができない。   In Comparative Film 1-5A, although the initial gas barrier property is high, it is very easy to break, and when a defect is formed even at one point, stress concentrates on that point, and thus the barrier film suddenly breaks down. This is thought to be due to this. Therefore, bending resistance is also low and stability cannot be ensured.

以上により、本発明のガスバリア性フィルムでは、WVTRが1×10−2〜1×10−3といった比較的低いガスバリア性を示す第1の高バリア性領域を用いるので、ガスバリア膜の急激な破壊が起こりにくく、屈曲耐性も高いため、ガスバリア性フィルムの安定性を格段に向上させることができた。 As described above, in the gas barrier film of the present invention, since the first high barrier region having a relatively low gas barrier property such as WVTR of 1 × 10 −2 to 1 × 10 −3 is used, the gas barrier film is rapidly broken. Since it hardly occurs and the bending resistance is high, the stability of the gas barrier film can be remarkably improved.

実施例2
実施例1で作製したガスバリア性フィルムを用いて、下記の透明導電膜を有するガスバリア性フィルムの作製を行った。次いで、透明導電膜を有するガスバリア性フィルムを用いて、有機光電変換素子を作製した。ガスバリア性フィルムとして、比較のフィルム1−1A〜1−3A、1−5A、1−4B、1−5B、本発明のガスバリア性フィルム1−1B〜1−3Bを用いて、それぞれ有機光電変換素子2−1A〜2−3A、2−5A、2−4B、2−5Bを作製した。
Example 2
Using the gas barrier film prepared in Example 1, a gas barrier film having the following transparent conductive film was prepared. Subsequently, the organic photoelectric conversion element was produced using the gas barrier film which has a transparent conductive film. As the gas barrier film, comparative films 1-1A to 1-3A, 1-5A, 1-4B, 1-5B, and the gas barrier films 1-1B to 1-3B of the present invention were used, respectively, and organic photoelectric conversion elements. 2-1A to 2-3A, 2-5A, 2-4B, and 2-5B were prepared.

《透明導電膜を有するガスバリア性部材の作製》
プラズマ放電装置としては、電極が平行平板型のものを用い、この電極間に実施例1で作製した強制劣化させたガスバリア性部材を載置し、かつ、混合ガスを導入して薄膜形成を行った。
<< Production of gas barrier member having transparent conductive film >>
As the plasma discharge apparatus, a parallel plate type electrode is used, the forcibly deteriorated gas barrier member produced in Example 1 is placed between the electrodes, and a mixed gas is introduced to form a thin film. It was.

なお、アース(接地)電極としては、200mm×200mm×2mmのステンレス板に高密度、高密着性のアルミナ溶射膜を被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により硬化させ封孔処理を行い、このようにして被覆した誘電体表面を研磨し、平滑にして、Rmax;5μmとなるように加工した電極を用いた。   In addition, as a ground (ground) electrode, a 200 mm × 200 mm × 2 mm stainless steel plate is coated with a high-density, high-adhesion alumina sprayed film, and then a solution obtained by diluting tetramethoxysilane with ethyl acetate is applied and dried. The electrode was cured by ultraviolet irradiation and sealed, and the dielectric surface coated in this way was polished, smoothed, and processed to have an Rmax of 5 μm.

また、印加電極としては、中空の角型の純チタンパイプに対し、アース電極と同様の条件にて誘電体を被覆した電極を用いた。印加電極は複数作製し、アース電極に対向して設け放電空間を形成した。   Further, as the application electrode, an electrode obtained by coating a dielectric on a hollow square pure titanium pipe under the same conditions as the ground electrode was used. A plurality of application electrodes were prepared and provided to face the ground electrode to form a discharge space.

また、プラズマ発生に用いる電源としては、パール工業(株)製高周波電源CF−5000−13Mを用い、周波数13.56MHzで、5W/cmの電力を供給した。 Moreover, as a power source used for plasma generation, a high frequency power source CF-5000-13M manufactured by Pearl Industry Co., Ltd. was used, and 5 W / cm 2 of power was supplied at a frequency of 13.56 MHz.

電極間に以下の組成の混合ガスを流し、プラズマ状態とし、ガスバリア性フィルムを大気圧プラズマ処理し、各ガスバリア層上に、錫ドープ酸化インジウム(ITO)膜を150nmの厚さで成膜することで、透明導電膜付のガスバリア性フィルムを作製した。   A mixed gas having the following composition is allowed to flow between the electrodes to form a plasma state, the gas barrier film is subjected to atmospheric pressure plasma treatment, and a tin-doped indium oxide (ITO) film is formed to a thickness of 150 nm on each gas barrier layer. Thus, a gas barrier film with a transparent conductive film was produced.

(プラズマ発生条件)
放電ガス:ヘリウム 98.5体積%
反応性ガス1:酸素 0.25体積%
反応性ガス2:インジウムアセチルアセトナート 1.2体積%
反応性ガス3:ジブチル錫ジアセテート 0.05体積%
《有機光電変換素子の作製》
得られた透明導電膜(150nm、シート抵抗10Ω/□)付のガスバリア性フィルムに、各々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。
(Plasma generation conditions)
Discharge gas: Helium 98.5% by volume
Reactive gas 1: 0.25% by volume of oxygen
Reactive gas 2: Indium acetylacetonate 1.2% by volume
Reactive gas 3: Dibutyltin diacetate 0.05% by volume
<< Production of organic photoelectric conversion element >>
The obtained gas barrier film with a transparent conductive film (150 nm, sheet resistance 10Ω / □) was patterned to a width of 2 mm using a photolithography technique and wet etching to form a first electrode.

パターン形成した第1の電極(陽極)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い、透明基板を得た。   The pattern-formed first electrode (anode) is cleaned 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 cleaned with ultraviolet ozone. A transparent substrate was obtained.

得られた透明基板の表面上に、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 the surface of the obtained transparent substrate, Baytron P4083 (made by Starck Vitec), which is a conductive polymer, is applied and dried so as to have a film thickness of 30 nm, followed by heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes, and a hole transport layer. Was formed.

これ以降は、各透明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, each transparent substrate was brought into a nitrogen chamber and produced 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 allowed to dry at room temperature. 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透明基板を真空蒸着装置チャンバー内に移動し、1×10−4Pa以下にまで真空蒸着装置内を減圧した後、蒸着速度0.01nm/秒でフッ化リチウムを0.6nm積層し、さらに続けて、2mm幅のシャドウマスクを通して(受光部が2×2mmに成るように直行させて蒸着)、蒸着速度0.2nm/秒でAlメタルを100nm積層することで第2の電極を形成した。 Next, the transparent substrate on which the series of functional layers is formed is moved into the vacuum deposition apparatus chamber, the inside of the vacuum deposition apparatus is depressurized to 1 × 10 −4 Pa or less, and the deposition rate is 0.01 nm / second. Laminate 0.6 nm of lithium fluoride, and then continue through a shadow mask with a width of 2 mm (deposit the light receiving part so as to be 2 × 2 mm), and deposit 100 nm of Al metal at a deposition rate of 0.2 nm / sec. Thus, a second electrode was formed.

得られた有機光電変換素子を窒素チャンバーに移動し、以下の、封止用フィルムとUV硬化樹脂を用いて封止を行って、受光部が2×2mmサイズの有機光電変換素子試料を作製した。   The obtained organic photoelectric conversion element was moved to a nitrogen chamber and sealed using the following sealing film and UV curable resin to prepare an organic photoelectric conversion element sample 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、基板に用いたものと同じ2枚のガスバリア性フィルムのガスバリア層を設けた面を内側にして、シール材としてエポキシ系光硬化型接着剤をガスバリア層に塗布し、上記有機光電変換素子をガスバリア性フィルム間に挟み込んで密着させた後、片側の基板側からUV光を照射して硬化させた。
(Sealing of organic photoelectric conversion elements)
In an environment purged with nitrogen gas (inert gas), an epoxy-based photocurable adhesive as a sealing material with the gas barrier layer side of the same two gas barrier films used for the substrate facing inside Was applied to the gas barrier layer, and the organic photoelectric conversion element was sandwiched between the gas barrier films and adhered, and then cured by irradiation with UV light from one side of the substrate.

こうして両面封止済みの有機光電変換素子を得た。   Thus, an organic photoelectric conversion element sealed on both sides was obtained.

《有機光電変換素子の評価》
(耐久性の評価)
上記作製した光電変換素子について、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)及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点平均値を算出した。
<< Evaluation of organic photoelectric conversion element >>
(Durability evaluation)
About the produced photoelectric conversion element, the light of the intensity | strength of 100 mW / cm < 2 > of a solar simulator (AM1.5G filter) is irradiated, the mask which made the effective area 4.0mm < 2 > is piled up on a light-receiving part, and IV characteristic is evaluated. Thus, the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), the open-circuit voltage Voc (V), and the fill factor FF (%) are respectively measured at the four light receiving portions formed on the same element, and obtained according to the following formula 1. The four-point average value of the energy conversion efficiency PCE (%) was calculated.

(式1)
PCE(%)=〔Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF(%)〕/100mW/cm
初期電池特性としての変換効率を測定し、性能の経時的低下の度合いを、温度60℃、湿度90%RH環境で1000時間保存した加速試験後の変換効率残存率(変換効率/初期変換効率×100(%))により、下記基準で評価した。
(Formula 1)
PCE (%) = [Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF (%)] / 100 mW / cm 2
The conversion efficiency as the initial battery characteristics was measured, and the degree of deterioration with time in the conversion efficiency remaining rate after the accelerated test was stored for 1000 hours in a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90% RH (conversion efficiency / initial conversion efficiency × 100 (%)), the following criteria were used for evaluation.

◎:70%以上
○:40%以上、70%未満
△:20%以上、40%未満
×:20%未満
評価の結果を表2に示す。
A: 70% or more B: 40% or more, less than 70% Δ: 20% or more, less than 40% ×: less than 20% Table 2 shows the evaluation results.

Figure 2012076385
Figure 2012076385

表2より、比較の有機光電変換素子に比べて、本発明の有機光電変換素子は、耐久性が著しく優れていることが分かった。   From Table 2, it was found that the durability of the organic photoelectric conversion device of the present invention was remarkably superior to that of the comparative organic photoelectric conversion device.

1 第2の高ガスバリア性領域
2 水分トラップ領域
3 第1の高ガスバリア性領域
4 支持体と第1の高ガスバリア性領域の間
5 支持体
10 バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子
11 基板
12 陽極
13 陰極
14 発電層(バルクヘテロジャンクション層)
14p p層
14i i層
14n n層
14′ 第1の発電層
15 電荷再結合層
16 第2の発電層
17 正孔輸送層
18 電子輸送層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2nd high gas-barrier area | region 2 Moisture trap area | region 3 1st high gas-barrier area | region 4 Between a support body and 1st high gas-barrier area | region 5 Support body 10 Bulk heterojunction type organic photoelectric conversion element 11 Substrate 12 Anode 13 Cathode 14 Power generation layer (bulk heterojunction layer)
14p p layer 14i i layer 14n n layer 14 'first power generation layer 15 charge recombination layer 16 second power generation layer 17 hole transport layer 18 electron transport layer

Claims (6)

支持体側から第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高ガスバリア性領域をこの順に有するガスバリア性フィルムにおいて、支持体から第1の高ガスバリア性領域までを形成したときのJIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)(WVTR(g/m/day))が2×10−2〜1×10−3であり、第2の高ガスバリア性領域はケイ素化合物を含有し、水分トラップ領域がシラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有することを特徴とするガスバリア性フィルム。 JIS K 7129B when forming from the support to the first high gas barrier region in the gas barrier film having the first high gas barrier region, the moisture trap region, and the second high gas barrier region in this order from the support side Water vapor permeability (water vapor permeability: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) (WVTR (g / m 2 / day)) measured according to the method is 2 × 10 −2 to 1 × 10 A gas barrier film, wherein the second high gas barrier region contains a silicon compound and the moisture trap region contains a silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound. 前記第1の高ガスバリア性領域、及び前記第2の高ガスバリア性領域に、二酸化ケイ素を含有することを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein silicon dioxide is contained in the first high gas barrier region and the second high gas barrier region. 前記水分トラップ領域において、窒素原子を含有するケイ素化合物の原子組成比が、Si:O:N=1:0.15〜0.85:0.15〜0.85であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。   In the moisture trap region, an atomic composition ratio of a silicon compound containing a nitrogen atom is Si: O: N = 1: 0.15 to 0.85: 0.15 to 0.85. Item 3. The gas barrier film according to Item 1 or 2. 支持体側から第1の高ガスバリア性領域、水分トラップ領域、第2の高ガスバリア性領域をこの順に有するガスバリア性フィルムの製造方法において、支持体から第1の高ガスバリア性領域までを形成したときのJIS K 7129B法に従って測定した水蒸気透過率(水蒸気透過度:25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)(WVTR(g/m/day))が2×10−2〜1×10−3である第1の高ガスバリア性領域上に、パーヒドロポリシラザンを含有する組成物の塗布液を塗布した後、転化処理することで、シラザン化合物由来の窒素原子を含有するケイ素化合物を含有する水分トラップ領域と、ケイ素化合物を含有する第2の高ガスバリア性領域をこの順に形成することを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。 In the method for producing a gas barrier film having the first high gas barrier region, the moisture trap region, and the second high gas barrier region in this order from the support side, when forming from the support to the first high gas barrier region Water vapor transmission rate (water vapor transmission rate: 25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) (WVTR (g / m 2 / day)) measured according to the JIS K 7129B method is 2 × 10 −2 to A silicon compound containing a nitrogen atom derived from a silazane compound by applying a coating solution of a composition containing perhydropolysilazane on the first high gas barrier region which is 1 × 10 −3 and then performing a conversion treatment. A method for producing a gas barrier film comprising forming a moisture trap region containing a second high gas barrier region containing a silicon compound in this order 前記転化処理が紫外線照射であることを特徴とする請求項4に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 4, wherein the conversion treatment is ultraviolet irradiation. 請求項1〜3に記載のガスバリア性フィルムを有することを特徴とする有機電子デバイス。   An organic electronic device comprising the gas barrier film according to claim 1.
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