JP2012081630A - Gas barrier laminated film - Google Patents

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JP2012081630A
JP2012081630A JP2010228912A JP2010228912A JP2012081630A JP 2012081630 A JP2012081630 A JP 2012081630A JP 2010228912 A JP2010228912 A JP 2010228912A JP 2010228912 A JP2010228912 A JP 2010228912A JP 2012081630 A JP2012081630 A JP 2012081630A
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gas barrier
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carbon
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JP2010228912A
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Akira Hasegawa
彰 長谷川
Toshiya Kuroda
俊也 黒田
Takashi Sanada
隆 眞田
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier laminated film which has sufficient gas barrier properties and sufficiently suppresses deterioration in the gas barrier properties even when the film is bent.SOLUTION: The gas barrier laminated film includes a base and at least one thin film layer formed on at least one surface of the base, wherein, at least one layer of the thin film layer(s) comprises silicon, oxygen and carbon, and also, the following conditions(i) are satisfied: (i), in a carbon distribution curve showing the relation between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction of the layer and the ratio of the quantity of carbon atoms (the atomic ratio of carbon) to the total of silicon atoms, oxygen atoms and the carbon atoms, a difference between the maximum value of the ratio of the carbon atoms and the minimum value of the ratio of the carbon atoms in the thin film layer is ≤5% ((the maximum value of the ratio of the carbon atoms)-(the minimum value of the ratio of the carbon atoms)≤5%).

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を用いたフレキシブル照明、有機薄膜太陽電池、液晶ディスプレイ、医薬品の包装容器等に好適に用いることができるガスバリア性積層フィルムに関する。   The present invention relates to a gas barrier laminate film that can be suitably used for flexible lighting using organic electroluminescence elements (organic EL elements), organic thin-film solar cells, liquid crystal displays, pharmaceutical packaging containers, and the like.

ガスバリア性フィルムは、飲食品、化粧品、洗剤といった物品の充填包装に適する包装用容器として好適に用いることができる。近年、プラスチックフィルム等の基材フィルムの一方の表面上に、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウムといった無機酸化物の薄膜を成膜してなるガスバリア性フィルムが提案されている。   The gas barrier film can be suitably used as a packaging container suitable for filling and packaging articles such as foods and drinks, cosmetics, and detergents. In recent years, a gas barrier film in which a thin film of an inorganic oxide such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or aluminum oxide is formed on one surface of a base film such as a plastic film has been proposed.

このように無機酸化物の薄膜をプラスチック基材の表面上に成膜する方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD)、熱化学気相成長法(熱CVD法)、プラズマ化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD)が知られている。
また、このような成膜方法を用いたガスバリア性フィルムとして、例えば、特開平4−89236号公報(特許文献1)には、プラスチック基材の表面上に、ケイ素酸化物の蒸着膜が2層以上積層された積層蒸着膜層が設けられたガスバリア性フィルムが開示されている。
As a method for forming an inorganic oxide thin film on the surface of a plastic substrate in this manner, physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, thermochemical vapor deposition, etc. A chemical vapor deposition method (CVD) such as a method (thermal CVD method) or a plasma chemical vapor deposition method is known.
Further, as a gas barrier film using such a film forming method, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-89236 (Patent Document 1), two silicon oxide vapor-deposited films are formed on the surface of a plastic substrate. A gas barrier film provided with a laminated vapor deposition film layer laminated as described above is disclosed.

特開平4−89236号公報JP-A-4-89236

しかしながら、上記特許文献1に記載のようなガスバリア性フィルムは、飲食品、化粧品、洗剤等の比較的にガスバリア性が低くても満足できる物品のガスバリア性フィルムとしては使用することができるが、有機EL素子や有機薄膜太陽電池等の電子デバイス用のガスバリア性フィルムとしてはガスバリア性の点で必ずしも十分なものではなかった。また、上記特許文献1に記載のようなガスバリア性フィルムにおいては、フィルムを屈曲させた場合に酸素ガスや水蒸気に対するガスバリア性が低下するという問題点があり、フレキシブル液晶ディスプレイのように耐屈曲性が要求されるガスバリア性フィルムとしてはフィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性の点で必ずしも十分なものではなかった。   However, the gas barrier film as described in Patent Document 1 can be used as a gas barrier film for articles that are satisfactory even if the gas barrier property is relatively low, such as foods and drinks, cosmetics, and detergents. As a gas barrier film for an electronic device such as an EL element or an organic thin film solar cell, the gas barrier property is not always sufficient. Further, the gas barrier film as described in Patent Document 1 has a problem that the gas barrier property against oxygen gas or water vapor is lowered when the film is bent, and the film has a bending resistance like a flexible liquid crystal display. The required gas barrier film is not always sufficient in terms of gas barrier properties when the film is bent.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、十分なガスバリア性を有しており、しかもフィルムを屈曲させた場合においてもガスバリア性の低下を十分に抑制することが可能なガスバリア性積層フィルムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, has a sufficient gas barrier property, and can sufficiently suppress a decrease in gas barrier property even when the film is bent. An object of the present invention is to provide a gas barrier laminate film.

上記課題を解決するため、
本発明は、基材と、前記基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性積層フィルムであって、
前記薄膜層のうちの少なくとも1層が珪素、酸素及び炭素を含有しており、且つ、下記条件(i):
(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下である。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
を満たすことを特徴とするガスバリア性積層フィルムを提供する。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、さらに、下記条件(ii):
(ii)前記薄膜層において、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、1.98より大きく、2.03以下である。
1.98<((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2.03
を満たすことが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、さらに、下記条件(iii):
(iii)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する珪素原子の量の比率(珪素の原子比)との関係を示す珪素分布曲線において、薄膜層内の90%以上の領域において、珪素原子の比率が30.0%以上37.0%以下である。
(30%≦((珪素原子の量)/((酸素原子の量)+(炭素原子の量)+(珪素原子の量))≦37%)
を満たすことが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、さらに、下記条件(iv):
(iv)前記薄膜層はプラズマCVD法により成膜されており、プラズマCVD法の成膜ガスが有機珪素化合物のガスと酸素ガスであり、前記有機珪素化合物がヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)である。
を満たすことが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層において、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、2以下であることが好ましい。
((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層を2層以上積層したバリア層を有し、前記薄膜層の1層あたりの膜厚が50nmより大きく、前記薄膜層を積層したバリア膜の膜厚が100nmより大きく3000nm以下であることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層において、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)が、1%以上67%以下であることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層の密度が、0.9g/cm以上2.2g/cm以下であることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記基材と対向するように、一対の電極を前記基材から所定の間隔だけ離間させて、前記基材の表面に対して同じ側に配置し、前記一対の電極において放電してプラズマを発生させるプラズマ化学気相成長法により、前記薄膜層が形成されたことが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記一対の電極において放電する際に、前記一対の電極の極性を交互に反転させることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記成膜ガス中の前記酸素ガスの含有量が、前記成膜ガス中の前記有機珪素化合物であるヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層が連続的な成膜プロセスにより形成された層であることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記基材が、ポリエステル系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の樹脂からなることが好ましい。
本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記基材が、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートからなる群から選択される少なくとも一種の樹脂からなることが好ましい。
また、本発明は、上記本発明のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
また、本発明は、上記本発明のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。
また、本発明は、上記本発明のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする液晶ディスプレイを提供する。
また、本発明は、基材と、前記基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性積層フィルムの製造方法であって、
前記基材と対向するように、一対の電極を前記基材から所定の間隔だけ離間させて、前記基材の表面に対して同じ側に配置し、前記一対の電極において放電してプラズマを発生させるプラズマ化学気相成長法により、珪素、酸素及び炭素を含有しており、且つ、下記条件(i):
(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下である。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
を満たす少なくとも1層の前記薄膜層を基材上に形成することを特徴とするガスバリア性積層フィルムの製造方法を提供する。
To solve the above problem,
The present invention is a gas barrier laminate film comprising a substrate and at least one thin film layer formed on at least one surface of the substrate,
At least one of the thin film layers contains silicon, oxygen and carbon, and the following condition (i):
(I) Carbon indicating the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio). In the distribution curve, the difference between the maximum value of the carbon atom ratio in the thin film layer and the minimum value of the carbon atom ratio is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
A gas barrier laminate film characterized by satisfying the above is provided.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the following condition (ii):
(Ii) In the thin film layer, a ratio of a total amount of oxygen atoms and carbon atoms to silicon atoms is greater than 1.98 and not more than 2.03.
1.98 <((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2.03
It is preferable to satisfy.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the following condition (iii):
(Iii) silicon showing the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (atom ratio of silicon) In the distribution curve, the silicon atom ratio is 30.0% or more and 37.0% or less in a region of 90% or more in the thin film layer.
(30% ≦ ((amount of silicon atoms) / ((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms) + (amount of silicon atoms)) ≦ 37%)
It is preferable to satisfy.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the following condition (iv):
(Iv) The thin film layer is formed by a plasma CVD method, a film formation gas of the plasma CVD method is an organic silicon compound gas and an oxygen gas, and the organic silicon compound is hexamethyldisiloxane (HMDSO). .
It is preferable to satisfy.
In the gas barrier laminate film of the present invention, in the thin film layer, the ratio of the total amount of oxygen atoms and carbon atoms to the amount of silicon atoms is preferably 2 or less.
((Amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2
The gas barrier laminate film of the present invention has a barrier layer in which two or more thin film layers are laminated, and the film thickness of each thin film layer is larger than 50 nm, and the film of the barrier film in which the thin film layers are laminated. The thickness is preferably greater than 100 nm and not greater than 3000 nm.
In the gas barrier laminate film of the present invention, in the thin film layer, the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio) is 1% or more and 67% or less. Is preferred.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the density of the thin film layer is preferably 0.9 g / cm 3 or more and 2.2 g / cm 3 or less.
In the gas barrier laminate film of the present invention, a pair of electrodes are separated from the base material by a predetermined distance so as to face the base material, and are arranged on the same side with respect to the surface of the base material. The thin film layer is preferably formed by a plasma chemical vapor deposition method in which a plasma is generated by discharging at a pair of electrodes.
In the gas barrier laminate film of the present invention, it is preferable that the polarities of the pair of electrodes are alternately reversed when discharging is performed on the pair of electrodes.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the content of the oxygen gas in the film forming gas completely oxidizes the entire amount of hexamethyldisiloxane (HMDSO), which is the organosilicon compound, in the film forming gas. It is preferable that the amount of oxygen be less than or equal to the theoretical oxygen amount required.
In the gas barrier laminate film of the present invention, the thin film layer is preferably a layer formed by a continuous film forming process.
In the gas barrier laminate film of the present invention, it is preferable that the base material is made of at least one resin selected from the group consisting of polyester resins and polyolefin resins.
In the gas barrier laminate film of the present invention, it is preferable that the substrate is made of at least one resin selected from the group consisting of polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
Moreover, this invention provides the organic electroluminescent element characterized by including the gas-barrier laminated film of the said invention.
The present invention also provides an organic thin film solar cell comprising the gas barrier laminate film of the present invention.
The present invention also provides a liquid crystal display comprising the gas barrier laminate film of the present invention.
Further, the present invention is a method for producing a gas barrier laminate film comprising a substrate and at least one thin film layer formed on at least one surface of the substrate,
A pair of electrodes are spaced apart from the base material by a predetermined distance so as to face the base material, arranged on the same side of the surface of the base material, and discharge is generated at the pair of electrodes to generate plasma. The plasma chemical vapor deposition method includes silicon, oxygen, and carbon, and the following condition (i):
(I) Carbon indicating the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio). In the distribution curve, the difference between the maximum value of the carbon atom ratio in the thin film layer and the minimum value of the carbon atom ratio is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
Provided is a method for producing a gas barrier laminate film, wherein at least one thin film layer satisfying the above condition is formed on a substrate.

本発明によれば、十分なガスバリア性を有しており、しかもフィルムを屈曲させた場合においてもガスバリア性の低下を十分に抑制することが可能なガスバリア性積層フィルムを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier laminated film that has a sufficient gas barrier property and can sufficiently suppress a decrease in gas barrier property even when the film is bent. .

本発明のガスバリア性積層フィルムを製造するのに好適なバッチ式製造装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a batch type manufacturing apparatus suitable for manufacturing the gas-barrier laminated | multilayer film of this invention. 本発明のガスバリア性積層フィルムを製造するのに好適な連続式製造装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the continuous manufacturing apparatus suitable for manufacturing the gas-barrier laminated | multilayer film of this invention. 実施例1で得られたガスバリア性積層フィルムにおける炭素分布曲線、珪素分布曲線及び酸素分布曲線を示すグラフである。2 is a graph showing a carbon distribution curve, a silicon distribution curve, and an oxygen distribution curve in the gas barrier laminate film obtained in Example 1. FIG.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のガスバリア性積層フィルムは、基材と、前記基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性積層フィルムであって、
前記薄膜層のうちの少なくとも1層が珪素、酸素及び炭素を含有しており、且つ、下記条件(i):
(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下である。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
を満たすことを特徴とする。
すなわち、本発明のガスバリア性積層フィルムは、薄膜層の膜厚方向における炭素原子の比率のばらつきが小さく、均一性が高いものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The gas barrier laminate film of the present invention is a gas barrier laminate film comprising a substrate and at least one thin film layer formed on at least one surface of the substrate,
At least one of the thin film layers contains silicon, oxygen and carbon, and the following condition (i):
(I) Carbon indicating the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio). In the distribution curve, the difference between the maximum value of the carbon atom ratio in the thin film layer and the minimum value of the carbon atom ratio is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
It is characterized by satisfying.
That is, the gas barrier laminate film of the present invention has a small variation in the ratio of carbon atoms in the film thickness direction of the thin film layer and a high uniformity.

本発明に用いる基材としては、無色透明な樹脂からなるフィルム又はシートが挙げられる。このような基材に用いる樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリビニルアルコール系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物;ポリアクリロニトリル系樹脂;アセタール系樹脂;ポリイミド系樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、耐熱性及び線膨張率が高く、製造コストが低いという観点から、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、PET、PENが特に好ましい。PENであれば、例えば、好ましい市販品として、2軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム、厚み:100μm、帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「テオネックスQ65FA」)が挙げられる。また、これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   As a base material used for this invention, the film or sheet | seat which consists of colorless and transparent resin is mentioned. Examples of the resin used for such a substrate include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN); polyolefin resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and cyclic polyolefin; polyamide Polycarbonate resin; Polystyrene resin; Polyvinyl alcohol resin; Saponified ethylene-vinyl acetate copolymer; Polyacrylonitrile resin; Acetal resin; Polyimide resin. Among these resins, polyester resins and polyolefin resins are preferred, and PET and PEN are particularly preferred from the viewpoints of high heat resistance and linear expansion coefficient and low production cost. If it is PEN, for example, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film (PEN film, thickness: 100 μm, manufactured by Teijin DuPont Films, trade name “Teonex Q65FA”) may be mentioned as a preferred commercial product. Moreover, these resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

前記基材の厚みは、本発明のガスバリア性積層フィルムを製造する際の安定性を考慮して適宜に設定することができる。前記基材の厚みとしては、真空中においてもフィルムの搬送が可能であるという観点から、5〜500μmの範囲であることが好ましい。   The thickness of the base material can be appropriately set in consideration of the stability when producing the gas barrier laminate film of the present invention. The thickness of the substrate is preferably in the range of 5 to 500 μm from the viewpoint that the film can be conveyed even in a vacuum.

また、前記基材には、後述する薄膜層との密着性の観点から、基材の表面を清浄するための表面活性処理を施すことが好ましい。このような表面活性処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理が挙げられる。   Moreover, it is preferable to perform the surface activation process for cleaning the surface of a base material to the said base material from an adhesive viewpoint with the thin film layer mentioned later. Examples of such surface activation treatment include corona treatment, plasma treatment, and flame treatment.

本発明にかかる薄膜層は、前記基材の少なくとも片面に形成される層である。そして、本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層のうちの少なくとも1層が珪素、酸素及び炭素を含有する層であることが必要である。また、前記薄膜層のうちの少なくとも1層は窒素、アルミニウム、チタンを更に含有していてもよい。   The thin film layer concerning this invention is a layer formed in the at least single side | surface of the said base material. In the gas barrier laminate film of the present invention, it is necessary that at least one of the thin film layers is a layer containing silicon, oxygen and carbon. Further, at least one of the thin film layers may further contain nitrogen, aluminum, or titanium.

また、本発明においては、前記珪素、酸素及び炭素を含有する薄膜層のうちの少なくとも1層が上記条件(i)を満たす。すなわち、このような薄膜層は、先ず、(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下であることを満たす。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
このように、薄膜層の膜厚方向における炭素原子の比率の均一性が高いことにより、ガスバリア性積層フィルムは、十分なガスバリア性を有するとともに、フィルムを屈曲させた場合において、ガスバリア性の低下を顕著に抑制する効果が得られる。
In the present invention, at least one of the silicon, oxygen, and carbon-containing thin film layers satisfies the above condition (i). That is, such a thin film layer first includes (i) the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms ( In the carbon distribution curve showing the relationship with the carbon atomic ratio), the difference between the maximum value of the carbon atom ratio and the minimum value of the carbon atom ratio in the thin film layer is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
Thus, the high uniformity of the carbon atom ratio in the film thickness direction of the thin film layer allows the gas barrier laminated film to have a sufficient gas barrier property and to reduce the gas barrier property when the film is bent. A remarkable suppression effect is obtained.

また、このような薄膜層は、さらに、下記条件(ii)〜(iv):
(ii)前記薄膜層において、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、1.98より大きく、2.03以下である。
1.98<((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2.03
(iii)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する珪素原子の量の比率(珪素の原子比)との関係を示す珪素分布曲線において、薄膜層内の90%以上の領域において、珪素原子の比率が30.0%以上37.0%以下である。
(30%≦((珪素原子の量)/((酸素原子の量)+(炭素原子の量)+(珪素原子の量))≦37%)
(iv)前記薄膜層はプラズマCVD法により成膜されており、プラズマCVD法の成膜ガスが有機珪素化合物のガスと酸素ガスであり、前記有機珪素化合物がヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)である。
のいずれか一以上を満たすことが好ましく、(ii)〜(iv)のすべてを満たすことがより好ましい。
このような条件を満たすことで、ガスバリア性がさらに向上するとともに、フィルムを屈曲させた場合において、ガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。
Moreover, such a thin film layer further includes the following conditions (ii) to (iv):
(Ii) In the thin film layer, a ratio of a total amount of oxygen atoms and carbon atoms to silicon atoms is greater than 1.98 and not more than 2.03.
1.98 <((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2.03
(Iii) silicon showing the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (atom ratio of silicon) In the distribution curve, the silicon atom ratio is 30.0% or more and 37.0% or less in a region of 90% or more in the thin film layer.
(30% ≦ ((amount of silicon atoms) / ((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms) + (amount of silicon atoms)) ≦ 37%)
(Iv) The thin film layer is formed by a plasma CVD method, a film formation gas of the plasma CVD method is an organic silicon compound gas and an oxygen gas, and the organic silicon compound is hexamethyldisiloxane (HMDSO). .
It is preferable to satisfy any one or more of the above, and it is more preferable to satisfy all of (ii) to (iv).
By satisfying such a condition, the gas barrier property is further improved, and when the film is bent, a higher effect of suppressing the gas barrier property can be obtained.

前記炭素分布曲線は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は膜厚方向における前記薄膜層の膜厚方向における前記薄膜層の表面からの距離に概ね相関することから、「薄膜層の膜厚方向における薄膜層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出される薄膜層の表面からの距離を採用することができる。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。 The carbon distribution curve is a so-called XPS in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of a sample by using measurement of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and rare gas ion sputtering such as argon in combination. It can be created by depth profile measurement. A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio of elements (unit: at%) and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In addition, in the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time in this way, the etching time is generally correlated with the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction of the thin film layer in the film thickness direction. As the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction of the thin film layer, the distance from the surface of the thin film layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement may be adopted. it can. In addition, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set to sec (SiO 2 thermal oxide film conversion value).

また、前記薄膜層は、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、2以下であることが好ましい。
((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2
このような条件を満たすことで、ガスバリア性がさらに向上するとともに、フィルムを屈曲させた場合において、ガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。
In the thin film layer, the ratio of the total amount of oxygen atoms and carbon atoms to the amount of silicon atoms is preferably 2 or less.
((Amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2
By satisfying such a condition, the gas barrier property is further improved, and when the film is bent, a higher effect of suppressing the gas barrier property can be obtained.

また、前記薄膜層は、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)が、1%以上67%以下であることが好ましく、6%以上67%以下であることがより好ましく、12%以上67%以下であることが特に好ましい。
このような条件を満たすことで、ガスバリア性がさらに向上するとともに、フィルムを屈曲させた場合においても、ガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。
In the thin film layer, the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (carbon atomic ratio) is preferably 1% to 67%, preferably 6% to 67%. Or less, more preferably 12% or more and 67% or less.
By satisfying such conditions, the gas barrier property is further improved, and even when the film is bent, a higher effect of suppressing the gas barrier property can be obtained.

また、本発明においては、膜面全体において均一で且つ優れたガスバリア性を有する薄膜層を形成するという観点から、前記薄膜層が膜面方向(薄膜層の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。本明細書において、薄膜層が膜面方向において実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定により薄膜層の膜面の任意の2箇所の測定箇所について前記炭素分布曲線を作成した場合に、その任意の2箇所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値及び最小値の差の絶対値が、互いに同じであるかもしくは5at%以内の差であることをいう。   In the present invention, the thin film layer is substantially in the film surface direction (direction parallel to the surface of the thin film layer) from the viewpoint of forming a thin film layer having a uniform and excellent gas barrier property over the entire film surface. Preferably it is uniform. In this specification, the thin film layer being substantially uniform in the film surface direction means that when the carbon distribution curve is created at any two measurement points on the film surface of the thin film layer by XPS depth profile measurement, The number of extreme values of the carbon distribution curve obtained at any two measurement locations is the same, and the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atomic ratio in each carbon distribution curve is the same. The difference is within 5 at%.

さらに、本発明においては、前記炭素分布曲線は実質的に連続であることが好ましい。本明細書において、炭素分布曲線が実質的に連続とは、炭素分布曲線における炭素の原子比が不連続に変化する部分を含まないことを意味し、具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出される前記薄膜層のうちの少なくとも1層の膜厚方向における該層の表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素の原子比(C、単位:at%)との関係において、下記数式(F1):
|dC/dx|≦ 1 ・・・(F1)
で表される条件を満たすことをいう。
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the carbon distribution curve is substantially continuous. In the present specification, the carbon distribution curve being substantially continuous means that the carbon distribution curve does not include a portion in which the atomic ratio of carbon changes discontinuously. Specifically, the etching rate, the etching time, From the relationship between the distance (x, unit: nm) from the surface of the layer in the film thickness direction of at least one of the thin film layers calculated from the above, and the atomic ratio of carbon (C, unit: at%) The following mathematical formula (F1):
| DC / dx | ≦ 1 (F1)
This means that the condition represented by

また、本発明においては、前記薄膜層の密度が、0.9g/cm以上2.2g/cm以下であることが好ましい。前記薄膜層の密度は、例えば、該薄膜層形成時の反応ガスに対する原料ガスの比率を変えることで調整でき、原料ガスの比率を増加させることで大きくでき、原料ガスの比率を低下させることで小さくできる。
このような条件を満たすことで、ガスバリア性がさらに向上するとともに、フィルムを屈曲させた場合において、ガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。
In the present invention, the density of the thin film layer is preferably 0.9 g / cm 3 or more and 2.2 g / cm 3 or less. The density of the thin film layer can be adjusted, for example, by changing the ratio of the source gas to the reaction gas at the time of forming the thin film layer, can be increased by increasing the ratio of the source gas, and can be reduced by reducing the ratio of the source gas. Can be small.
By satisfying such a condition, the gas barrier property is further improved, and when the film is bent, a higher effect of suppressing the gas barrier property can be obtained.

本発明のガスバリア性積層フィルムは、上記条件(i)を満たす薄膜層を少なくとも1層備えることが必要であるが、そのような条件を満たす層を2層以上備えていてもよい。さらに、このような薄膜層を2層以上備える場合には、複数の薄膜層の材質は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、このような薄膜層を2層以上備える場合には、このような薄膜層は前記基材の一方の表面上に形成されていてもよく、前記基材の両方の表面上に形成されていてもよい。また、このような複数の薄膜層としては、ガスバリア性を必ずしも有しない薄膜層を含んでいてもよい。   The gas barrier laminate film of the present invention needs to include at least one thin film layer that satisfies the above condition (i), but may include two or more layers that satisfy such a condition. Further, when two or more such thin film layers are provided, the materials of the plurality of thin film layers may be the same or different. When two or more such thin film layers are provided, such a thin film layer may be formed on one surface of the base material, and is formed on both surfaces of the base material. May be. Moreover, as such a some thin film layer, the thin film layer which does not necessarily have gas barrier property may be included.

また、前記薄膜層の厚みは、5〜3000nmの範囲であることが好ましく、10〜2000nmの範囲であることより好ましく、100〜1000nmの範囲であることが特に好ましい。薄膜層の厚みが前記下限値以上であることで、酸素ガスバリア性、水蒸気バリア性等のガスバリア性が一層向上する。また、前記上限値以下であることで、屈曲させた場合のガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。   The thickness of the thin film layer is preferably in the range of 5 to 3000 nm, more preferably in the range of 10 to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 100 to 1000 nm. When the thickness of the thin film layer is not less than the lower limit, gas barrier properties such as oxygen gas barrier properties and water vapor barrier properties are further improved. Further, by being below the upper limit value, it is possible to obtain a higher effect of suppressing a decrease in gas barrier properties when bent.

また、本発明のガスバリア性積層フィルムが、前記薄膜層を2層以上積層したバリア層を有する場合には、これら薄膜層の厚みの合計値(前記薄膜層を積層したバリア膜の膜厚)は、100nmより大きく、3000nm以下であることが好ましい。薄膜層の厚みの合計値が前記下限値以上であることにより、酸素ガスバリア性、水蒸気バリア性等のガスバリア性が一層向上する。また、前記上限値以下であることで、屈曲させた場合のガスバリア性の低下を抑制する一層高い効果が得られる。そして、前記薄膜層の1層あたりの膜厚は50nmより大きいことが好ましい。   Moreover, when the gas barrier laminate film of the present invention has a barrier layer in which two or more thin film layers are laminated, the total thickness of these thin film layers (the film thickness of the barrier film in which the thin film layers are laminated) is , Greater than 100 nm and preferably 3000 nm or less. When the total thickness of the thin film layers is equal to or greater than the lower limit, gas barrier properties such as oxygen gas barrier properties and water vapor barrier properties are further improved. Further, by being below the upper limit value, it is possible to obtain a higher effect of suppressing a decrease in gas barrier properties when bent. And it is preferable that the film thickness per layer of the said thin film layer is larger than 50 nm.

本発明のガスバリア性積層フィルムは、前記基材及び前記薄膜層を備えるものであるが、必要に応じて、更にプライマーコート層、ヒートシール性樹脂層、接着剤層等を備えていてもよい。このようなプライマーコート層は、前記基材及び前記薄膜層との接着性を向上させることが可能な公知のプライマーコート剤を用いて形成することができる。また、このようなヒートシール性樹脂層は、適宜公知のヒートシール性樹脂を用いて形成することができる。さらに、このような接着剤層は、適宜公知の接着剤を用いて形成することができ、このような接着剤層により複数のガスバリア性積層フィルム同士を接着させてもよい。   The gas barrier laminate film of the present invention includes the base material and the thin film layer, and may further include a primer coat layer, a heat sealable resin layer, an adhesive layer, and the like as necessary. Such a primer coat layer can be formed using a known primer coat agent capable of improving the adhesion between the substrate and the thin film layer. Moreover, such a heat-sealable resin layer can be suitably formed using a well-known heat-sealable resin. Furthermore, such an adhesive layer can be appropriately formed using a known adhesive, and a plurality of gas barrier laminate films may be adhered to each other by such an adhesive layer.

また、本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層がプラズマ化学気相成長法により形成される層であることが好ましい。さらに、このようなプラズマ化学気相成長法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物と酸素とを含むものが好ましく、その成膜ガス中の酸素の含有量は、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。また、本発明のガスバリア性積層フィルムにおいては、前記薄膜層が連続的な成膜プロセスにより形成された層であってもよい。このようなプラズマ化学気相成長法を利用して薄膜層を形成する方法について、以下、説明する。   In the gas barrier laminate film of the present invention, the thin film layer is preferably a layer formed by a plasma chemical vapor deposition method. Further, as a film forming gas used in such a plasma chemical vapor deposition method, a gas containing an organosilicon compound and oxygen is preferable, and the content of oxygen in the film forming gas is the above-described amount in the film forming gas. It is preferable that the amount is less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound. In the gas barrier laminate film of the present invention, the thin film layer may be a layer formed by a continuous film forming process. A method for forming a thin film layer using such plasma chemical vapor deposition will be described below.

本発明のガスバリア性積層フィルムは、前記基材の表面上に前記薄膜層を形成させることにより製造できる。このような本発明にかかる薄膜層を前記基材の表面上に形成させる方法としては、ガスバリア性の観点から、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD)を採用することが好ましい。そして、前記プラズマ化学気相成長法は、二つの電極の極性を交互に反転させる機能を有するプラズマ電源に接続する方式のプラズマ化学気相成長法であることが好ましい。該プラズマ電源としては、両極性パルスユニットを用いることが好ましい。   The gas barrier laminate film of the present invention can be produced by forming the thin film layer on the surface of the substrate. As a method of forming such a thin film layer according to the present invention on the surface of the substrate, it is preferable to employ plasma chemical vapor deposition (plasma CVD) from the viewpoint of gas barrier properties. The plasma chemical vapor deposition method is preferably a plasma chemical vapor deposition method in which a connection is made to a plasma power source having a function of alternately inverting the polarities of the two electrodes. As the plasma power source, a bipolar pulse unit is preferably used.

図1は、本発明のガスバリア性積層フィルムを製造するのに好適な製造装置の一例を示す模式図である。
図1に示す製造装置1は、バッチ式製造装置であり、ステージ10、第一の電極31、第二の電極32、ガス供給管41、プラズマ発生用電源51、第一の磁場発生装置61及び第二の磁場発生装置62が、真空チャンバー(図示略)内に配置され、該真空チャンバー内に真空ポンプ(図示略)が接続されて、概略構成されている。前記真空ポンプにより前記真空チャンバー内は、圧力が適宜調整可能となっている。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a production apparatus suitable for producing the gas barrier laminate film of the present invention.
The manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is a batch type manufacturing apparatus, which includes a stage 10, a first electrode 31, a second electrode 32, a gas supply pipe 41, a plasma generating power supply 51, a first magnetic field generating apparatus 61, and The second magnetic field generator 62 is arranged in a vacuum chamber (not shown), and a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber and is schematically configured. The pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump.

ステージ10は、薄膜層の成膜対象であるフィルム100を載置するものである。ここで、フィルム100とは、前記基材や、前記基材に前記薄膜層を予め形成させたものである。フィルム100として、前記薄膜層を予め形成させた前記基材を用いることにより、前記薄膜層の厚みをさらに厚くすることができる。   The stage 10 is used to place a film 100 that is a target for forming a thin film layer. Here, the film 100 is obtained by previously forming the thin film layer on the base material or the base material. By using the base material on which the thin film layer is formed in advance as the film 100, the thickness of the thin film layer can be further increased.

ステージ10の上方には、ステージ10と対向するように、プレート状の第一の電極31及び第二の電極32がそれぞれ配置されている。第一の電極31及び第二の電極32は、これらの表面(電極面)のサイズが同等であることが好ましい。また、第一の電極31及び第二の電極32は、これらの電極面が互いに並行となるように配置されていることが好ましく、これらの電極面が互いに同一平面内に含まれるように配置されていることがより好ましい。
また、第一の電極31及び第二の電極32の電極面は、ステージ10上に載置されたフィルム100の成膜面と並行になるように配置されていることが好ましい。
A plate-like first electrode 31 and a second electrode 32 are arranged above the stage 10 so as to face the stage 10. The first electrode 31 and the second electrode 32 preferably have the same size of their surfaces (electrode surfaces). The first electrode 31 and the second electrode 32 are preferably arranged so that their electrode surfaces are parallel to each other, and are arranged so that these electrode surfaces are included in the same plane. More preferably.
The electrode surfaces of the first electrode 31 and the second electrode 32 are preferably arranged so as to be parallel to the film formation surface of the film 100 placed on the stage 10.

第一の電極31及び第二の電極32は、これらのうちの一方の電極と他方の電極とで交互に極性が反転するように、プラズマ発生用電源51に電気的に接続されている。そして、第一の電極31のステージ10に対して反対側の面の近傍には、第一の電極31に磁場を印加するための第一の磁場発生装置61が配置され、同様に、第二の電極32のステージ10に対して反対側の面の近傍には、第二の電極32に磁場を印加するための第二の磁場発生装置62が配置されている。このような構成とすることにより、プラズマ発生用電源51から第一の電極31及び第二の電極32にそれぞれ電力を供給した時に、これら電極面の近傍で放電によりプラズマが発生するようになっている。   The first electrode 31 and the second electrode 32 are electrically connected to the plasma generating power source 51 so that the polarity is alternately inverted between one electrode and the other electrode. A first magnetic field generator 61 for applying a magnetic field to the first electrode 31 is disposed in the vicinity of the surface of the first electrode 31 opposite to the stage 10. A second magnetic field generator 62 for applying a magnetic field to the second electrode 32 is disposed in the vicinity of the surface of the electrode 32 opposite to the stage 10. With this configuration, when power is supplied from the plasma generation power source 51 to the first electrode 31 and the second electrode 32, plasma is generated by discharge in the vicinity of these electrode surfaces. Yes.

ガス供給管41は、原料ガス等を所定の速度で供給又は排出できるものである。そして、第一の電極31及び第二の電極32の近傍に配置され、供給されたガスが効率よくプラズマで分解されるようになっている。
また、プラズマ発生用電源51は、公知のプラズマ発生装置の電源として使用されているものでよく、これに接続された第一の電極31及び第二の電極32に電力を供給して、これらを放電のための電極として利用することを可能とする。プラズマ発生用電源51としては、より効率よくプラズマCVDを実施できることから、第一の電極31及び第二の電極32において、極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、プラズマ発生用電源51としては、同様の理由により、印加電力を100W〜10kWとすることが可能で、且つ交流の周波数を50Hz〜500kHzとすることが可能なものが好ましい。
第一の磁場発生装置61及び第二の磁場発生装置62は、公知のものでよい。
The gas supply pipe 41 is capable of supplying or discharging a raw material gas or the like at a predetermined speed. And it arrange | positions in the vicinity of the 1st electrode 31 and the 2nd electrode 32, and the supplied gas is decomposed | disassembled with plasma efficiently.
The plasma generating power source 51 may be used as a power source for a known plasma generating device, supplying power to the first electrode 31 and the second electrode 32 connected thereto, It can be used as an electrode for discharging. As the plasma generating power source 51, since the plasma CVD can be performed more efficiently, the first electrode 31 and the second electrode 32 that can alternately reverse the polarity (AC power source or the like) are used. It is preferable. Further, as the plasma generating power source 51, for the same reason, it is preferable that the applied power can be set to 100 W to 10 kW and the AC frequency can be set to 50 Hz to 500 kHz.
The first magnetic field generator 61 and the second magnetic field generator 62 may be known ones.

本発明のガスバリア性積層フィルムは、図1に示す製造装置1を用いて、以下のように原料ガスの種類、供給電力、真空チャンバー内の圧力等を適宜調整することにより、製造できる。
すなわち、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバー内に供給しつつ、第一の電極31及び第二の電極32で放電によりプラズマ91を発生させることにより、前記成膜ガス(原料ガス等)がプラズマ91によって分解され、ステージ10上のフィルム100の表面上に、前記薄膜層が形成される(プラズマCVD法)。図1中、符号92は第一の電極31及び第二の電極32への電力の供給により生じた磁力線を示す。
The gas barrier laminate film of the present invention can be produced by using the production apparatus 1 shown in FIG. 1 and appropriately adjusting the type of source gas, supply power, pressure in the vacuum chamber, and the like as follows.
That is, while the film forming gas (raw material gas or the like) is supplied into the vacuum chamber, plasma 91 is generated by discharge at the first electrode 31 and the second electrode 32, thereby forming the film forming gas (raw material gas or the like). Is decomposed by the plasma 91, and the thin film layer is formed on the surface of the film 100 on the stage 10 (plasma CVD method). In FIG. 1, reference numeral 92 indicates magnetic field lines generated by supplying power to the first electrode 31 and the second electrode 32.

薄膜層の形成に使用する前記成膜ガス中の原料ガスとしては、薄膜層の材質に応じて適宜選択でき、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物が挙げられる。
前記有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性及び得られる薄膜層のガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましく、ヘキサメチルジシロキサンがより好ましい。1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンは、引火性が高く、蒸気は爆発性を有するので、空気中でも安定なヘキサメチルジシロキサンがより好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
さらに、原料ガスとして、上述の有機ケイ素化合物の他にモノシランを含有させ、形成するバリア膜のケイ素源として使用することとしてもよい。
The source gas in the film forming gas used for forming the thin film layer can be appropriately selected according to the material of the thin film layer, and examples thereof include silicon-containing organosilicon compounds.
Examples of the organosilicon compound include hexamethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, Examples include propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and octamethylcyclotetrasiloxane. Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferred from the viewpoints of properties such as the handleability of the compound and gas barrier properties of the obtained thin film layer, and hexamethyldisiloxane is preferred. Siloxane is more preferred. Since 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane has high flammability and vapor has explosive properties, hexamethyldisiloxane which is stable even in air is more preferable. Moreover, these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Furthermore, it is good also as using as a silicon source of the barrier film | membrane which contains monosilane other than the above-mentioned organosilicon compound as source gas, and forms.

また、前記成膜ガスとしては、前記原料ガスの他に反応ガスを使用してもよい。このような反応ガスとしては、前記原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンが挙げられる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアが挙げられる。これらの反応ガスは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用でき、例えば、酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用できる。   In addition to the source gas, a reactive gas may be used as the film forming gas. As such a reactive gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used. Examples of the reaction gas for forming the oxide include oxygen and ozone. Examples of the reaction gas for forming nitride include nitrogen and ammonia. These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. It can be used in combination with a reactive gas.

前記成膜ガスとしては、前記原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、前記成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用でき、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス;水素を使用できる。   As the film forming gas, a carrier gas may be used as necessary to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as the film forming gas, a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge. As such carrier gas and discharge gas, known ones can be used as appropriate, for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon; hydrogen can be used.

このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にし過ぎてしまうと、上記条件(i)〜(iii)のいずれかを満たす薄膜が得られなくなってしまう。この場合には、形成される薄膜層によって、優れたバリア性や耐屈曲性を得ることができなくなる。また、前記成膜ガスが、前記有機ケイ素化合物のガスと酸素ガス(酸素ガスは放電ガスとしても機能する)とを含有するものである場合に、酸素ガスの含有量は、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論量以下であることが好ましい。   When such a film-forming gas contains a source gas and a reactive gas, the ratio of the source gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary for completely reacting the source gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive rather than the ratio of the amount. If the ratio of the reaction gas is excessive, a thin film that satisfies any of the above conditions (i) to (iii) cannot be obtained. In this case, excellent barrier properties and bending resistance cannot be obtained depending on the formed thin film layer. In addition, when the film forming gas contains a gas of the organosilicon compound and an oxygen gas (the oxygen gas also functions as a discharge gas), the oxygen gas content in the film forming gas The total amount of the organosilicon compound is preferably less than the theoretical amount necessary for complete oxidation.

原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとして酸素(O)とを含有する成膜ガスをプラズマCVDにより反応させて、ケイ素−酸素系の薄膜を作製する場合には、この成膜ガスにより下記反応式(1):
(CHSiO+12O→6CO+9HO+2SiO (1)
に記載のような反応が起こり、二酸化ケイ素が製造される。このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまうため、炭素が膜内に残らなくなってしまう。そのため、本発明において、薄膜層を形成する際には、上記反応式(1)の反応が完全に進行してしまわないように、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくする必要がある。なお、実際のプラズマCVDチャンバー内の反応では、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素は、ガス供給部から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる(例えば、CVDにより完全酸化させて酸化ケイ素を得るために、酸素のモル量(流量)を原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある。)。そのため、原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍モル量以下であることが好ましく、10倍モル量以下であることがより好ましい。このような比でヘキサメチルジシロキサン及び酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子が薄膜層中に取り込まれ、上記条件(i)〜(iii)をすべて満たす薄膜層を形成できる。その結果、得られるガスバリア性積層フィルムは、一層優れたバリア性及び耐屈曲性を発揮する。なお、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)が少なすぎると、酸化されなかった炭素原子や水素原子が薄膜層中に過剰に取り込まれるため、この場合はバリア膜の透明性が低下して、バリアフィルムは有機ELデバイスや有機薄膜太陽電池などのような透明性を必要とするデバイス用のフレキシブル基板には利用できなくなってしまう。このような観点から、成膜ガス中の酸素のモル量(流量)の下限値は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍であることが好ましく、0.5倍であることがより好ましい。
A film-forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reactive gas is reacted by plasma CVD to form a silicon-oxygen-based thin film In this case, the following reaction formula (1):
(CH 3 ) 6 Si 2 O + 12O 2 → 6CO 2 + 9H 2 O + 2SiO 2 (1)
Reaction occurs as described in 1 to produce silicon dioxide. In such a reaction, the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. Therefore, when the film forming gas contains 12 moles or more of oxygen with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane and is completely reacted, a uniform silicon dioxide film is formed. Will not remain. Therefore, in the present invention, when the thin film layer is formed, the oxygen amount is set to a stoichiometric ratio with respect to 1 mol of hexamethyldisiloxane so that the reaction of the reaction formula (1) does not proceed completely. Less than 12 moles. Note that in the actual reaction in the plasma CVD chamber, the raw material hexamethyldisiloxane and the reaction gas oxygen are supplied from the gas supply unit to the film formation region to form a film, so the molar amount of oxygen in the reaction gas ( Even if the flow rate is 12 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as the raw material, the reaction cannot actually proceed completely. It is considered that the reaction is completed only when a large excess is supplied compared to the stoichiometric ratio (for example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by CVD, the molar amount (flow rate) of oxygen is the raw material hexamethyldisiloxane. (It may be about 20 times or more of the molar amount (flow rate).) Therefore, the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably 12 times or less the stoichiometric ratio, and preferably 10 times or less. More preferred. By containing hexamethyldisiloxane and oxygen in such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane that have not been completely oxidized are taken into the thin film layer, and the above conditions (i) to (iii) ) Can be formed. As a result, the obtained gas barrier laminate film exhibits more excellent barrier properties and bending resistance. If the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas is too small, carbon atoms and hydrogen atoms that have not been oxidized are excessively taken into the thin film layer. In this case, the transparency of the barrier film decreases, and the barrier film cannot be used for a flexible substrate for a device that requires transparency such as an organic EL device or an organic thin film solar cell. From such a viewpoint, the lower limit of the molar amount (flow rate) of oxygen in the film forming gas is preferably 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane, and is 0.5 times. It is more preferable.

成膜時には、ステージ10は、静止させておいても良いが、例えば、フィルム100の載置面に対して垂直な方向の軸を回転軸として回転させることにより、薄膜層の膜厚や炭素分布を一層均一とすることができる。   At the time of film formation, the stage 10 may be kept stationary. For example, the film thickness and the carbon distribution of the thin film layer are rotated by rotating the axis in a direction perpendicular to the mounting surface of the film 100 as a rotation axis. Can be made more uniform.

成膜時の真空チャンバー内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整すればよく、例えば、0.1Pa〜50Paとすることが好ましい。ただし、成膜レートが低くてもよい場合には、プラズマ放電が可能な範囲内で、出来るだけ低い圧力とすることが好ましい。   What is necessary is just to adjust suitably the pressure (vacuum degree) in the vacuum chamber at the time of film-forming according to the kind etc. of source gas, for example, it is preferable to set it as 0.1 Pa-50Pa. However, when the film formation rate may be low, it is preferable to set the pressure as low as possible within the range in which plasma discharge is possible.

また、このようなプラズマCVD法において、第一の電極31及び第二の電極32で放電するために、プラズマ発生用電源51に接続された平板電極に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり、一概に言えるものでないが、0.1〜10kWの範囲とすることが好ましい。印加電力を前記下限値以上とすることで、パーティクルの発生を抑制する一層高い効果が得られる。また、前記上限値以下とすることで、成膜時の過剰な発熱と、それに伴う基材表面の過剰な温度上昇を抑制し、基材の熱負けによる皺の発生や、フィルム100の溶解を抑制する一層高い効果が得られる。   In such a plasma CVD method, in order to discharge at the first electrode 31 and the second electrode 32, the power applied to the plate electrode connected to the plasma generating power source 51 depends on the type of source gas and the vacuum. Although it can adjust suitably according to the pressure in a chamber, etc. and it cannot generally say, it is preferable to set it as the range of 0.1-10 kW. By setting the applied power to the lower limit value or more, a higher effect of suppressing the generation of particles can be obtained. In addition, by setting the upper limit value or less, excessive heat generation during film formation and excessive temperature rise on the substrate surface associated therewith are suppressed, generation of wrinkles due to heat loss of the substrate, and dissolution of the film 100 A higher effect of suppression can be obtained.

製造装置1では、プラズマ発生用電源51により第一の電極31及び第二の電極32に電力を供給することで、これら電極面の近傍でプラズマが発生するが、この時、通常は、磁場の効果によって、これら電極により近い位置では、プラズマ強度の分布が生じる。しかし、製造装置1においては、第一の電極31及び第二の電極32が、フィルム100の表面に対して同じ側(上側)に、フィルム100から所定の間隔Xだけ離間して対向配置されている。このように、これら電極から所定の間隔Xだけ離間した位置では、プラズマ強度の分布は無視し得る程度にまで軽減され、ほぼ一定になっているとみなすことができる。したがって、このような、従来よりもプラズマ強度が安定した領域で薄膜層を形成することにより、得られた薄膜は、その膜厚方向において、薄膜層の表面から深部に至るまで、炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下に抑制され、炭素の比率が一層均一化されたものとなり、上記条件(i)を満たすものとなる。 In the manufacturing apparatus 1, plasma is generated in the vicinity of these electrode surfaces by supplying electric power to the first electrode 31 and the second electrode 32 from the plasma generation power source 51. Due to the effect, a plasma intensity distribution is produced at a position closer to these electrodes. However, in the manufacturing apparatus 1, the first electrode 31 and the second electrode 32 are disposed opposite to each other on the same side (upper side) with respect to the surface of the film 100 with a predetermined distance X 1 from the film 100. ing. Thus, in the position spaced from the electrodes by a predetermined distance X 1, distribution of plasma intensity is reduced to a negligible, it can be regarded as almost constant. Therefore, by forming a thin film layer in a region where the plasma intensity is more stable than in the prior art, the obtained thin film has a carbon atom ratio from the surface of the thin film layer to the deep part in the film thickness direction. The difference between the maximum value of the carbon atom and the minimum value of the carbon atom ratio is suppressed to 5% or less, the carbon ratio becomes more uniform, and the condition (i) is satisfied.

なお、図1においては、製造装置として磁場発生装置が二つ配置されたものを示しているが、磁場発生装置の数はこれに限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。
そして、磁場発生装置間の距離や、それぞれの磁場発生装置を構成する磁石(図1中では、「N極」、「S極」を有するものとして示している)の数及び磁石間の距離等も、目的に応じて適宜調節すればよい。
Note that FIG. 1 shows a manufacturing apparatus in which two magnetic field generators are arranged, but the number of magnetic field generators is not limited to this, and may be adjusted as appropriate according to the purpose.
And the distance between the magnetic field generators, the number of magnets (shown as having “N pole” and “S pole” in FIG. 1) constituting each magnetic field generator, the distance between the magnets, etc. May be adjusted as appropriate according to the purpose.

ここまでは、バッチ式製造装置を使用した場合のガスバリア性積層フィルムの製造方法について説明したが、連続式製造装置を使用し、フィルム100として長尺のものを使用して、これを移動させつつ薄膜を形成することで、連続的な成膜プロセスでも前記薄膜層を形成できる。
そのためには、図1において、フィルム100をステージ10に載置する代わりに、図2に示すように、ロールを使用して長尺フィルム101を矢印方向に搬送するように構成された連続式製造装置2を使用して、長尺フィルム101を搬送しながらプラズマCVDを行い、薄膜層を形成すればよい。連続式製造装置2では、長尺フィルム101が、送り出しロール20から送り出された後、一組の搬送ロール(第一の搬送ロール21、第二の搬送ロール22)を介して、巻き取りロール23で巻き取られるように構成されている。この時の長尺フィルム101の表面と第一の電極31及び第二の電極32の表面との間隔Xは、図1におけるフィルム100の表面と第一の電極31及び第二の電極32の表面との間隔Xと同じとする。なお、図2に示す構成要素のうち、図1に示すものと同じものについては、図1と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
So far, although the manufacturing method of the gas-barrier laminated | multilayer film at the time of using a batch type manufacturing apparatus was demonstrated, using a continuous type manufacturing apparatus and using the long thing as the film 100, moving this By forming a thin film, the thin film layer can be formed even in a continuous film forming process.
For that purpose, instead of placing the film 100 on the stage 10 in FIG. 1, as shown in FIG. 2, as shown in FIG. The apparatus 2 may be used to perform plasma CVD while conveying the long film 101 to form a thin film layer. In the continuous manufacturing apparatus 2, after the long film 101 is fed from the feed roll 20, the take-up roll 23 is passed through a pair of transport rolls (first transport roll 21 and second transport roll 22). It is comprised so that it may be wound up by. Distance X 2 between the case of long film 101 on the surface and the surface of the first electrode 31 and second electrode 32, the film 100 in FIG surface of the first electrode 31 and second electrode 32 same as the distance X 1 between the surfaces. 2 that are the same as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed descriptions thereof are omitted.

この場合、フィルム101の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.1〜100m/分とすることが好ましく、0.5〜20m/分とすることがより好ましい。ライン速度を前記下限値以上とすることで、フィルム101の過剰な加熱に起因する皺の発生を抑制する一層高い効果が得られる。また、前記上限値以下とすることで、形成される薄膜層の厚みを安定して所望の値とする一層優れた効果が得られる。   In this case, the conveyance speed (line speed) of the film 101 can be appropriately adjusted according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like, but is preferably 0.1 to 100 m / min. More preferably, it is 5 to 20 m / min. By setting the line speed to be equal to or higher than the lower limit, a higher effect of suppressing generation of wrinkles due to excessive heating of the film 101 can be obtained. Moreover, the more excellent effect which makes the thickness of the thin film layer formed stable and makes a desired value by setting it as the said upper limit or less is acquired.

本発明のガスバリア性積層フィルムは、十分なガスバリア性を有しており、しかもフィルムを屈曲させた場合においても、ガスバリア性の低下を顕著に抑制できるので、有機EL素子、有機薄膜太陽電池、液晶ディスプレイ等の、高度なガスバリア性が求められる素子や装置に使用するフィルムとして特に好適である。   The gas barrier laminate film of the present invention has a sufficient gas barrier property, and even when the film is bent, it is possible to remarkably suppress a decrease in gas barrier property, so that an organic EL element, an organic thin film solar cell, a liquid crystal It is particularly suitable as a film for use in elements and devices that require high gas barrier properties such as displays.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図1に示すバッチ式製造装置を用いて、ガスバリア性積層フィルムを製造した。基材として、2軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム、厚み:100μm、帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「テオネックスQ65FA」)を用い(165mm×170mm)、これを真空チャンバー底部にセットした。そして、上部に配置された第一の電極31及び第二の電極32に、これらのうちの一方の電極と他方の電極とで交互に極性が反転するように、プラズマ発生用電源51を接続した。そして、これら電極の背部に、第一の磁場発生装置61及び第二の磁場発生装置62を配置し、これら電極に電力を供給して放電させ、電極間にプラズマを発生させて、この放電領域に、成膜ガス(原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と反応ガスとしての酸素ガス(放電ガスとしても機能する)の混合ガス)を供給して、プラズマCVD法による薄膜形成を行い、ガスバリア性積層フィルムを得た。この時、磁場の効果によって生じるプラズマ強度の分布が無視できるように、基材は電極から所定の距離だけ離間させてセットしておいた。また、先に説明したように、前記(1)式の反応が完全に進行してしまわないよう、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくするために、HMDSOの流量を7sccm(0℃、1気圧基準)、酸素の流量を73sccm(0℃、1気圧基準とする条件で成膜を行なった(HMDSO/(HMDSO+O)=8.75%)。成膜レートは、0.89nm/sであったので、膜厚が300nmとなるように、337秒間成膜を行なった。成膜した薄膜層の膜厚は約300nmであった。成膜した薄膜層の炭素分布曲線、珪素分布曲線及び酸素分布曲線を図3に示す。炭素分布曲線、珪素分布曲線及び酸素分布曲線は、上記のXPSデプスプロファイル測定により作成した。図3中、縦軸は各元素の原子比(単位:at%)を、横軸は薄膜層の膜厚方向における薄膜層の表面からの距離(単位:nm)をそれぞれ示す。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用した。
図3から明らかなように、炭素分布曲線の最大値と最小値との差は5%で以下であった。また、温度40℃、低湿度側の湿度10%RH、高湿度側の湿度100%RHの条件において、水蒸気透過度測定機(Lyssy社製、機種名「Lyssy−L80−5000」)を用いて、得られたガスバリア性積層フィルムの水蒸気透過度を測定したところバリア性が認められた。
本実施例では、図1に示すバッチ式製造装置を用いて成膜を行なったが、図2に示す連続式製造装置を用いてロールツーロール方式により、連続的に成膜を行なうこともできる。
Example 1
A gas barrier laminate film was produced using the batch production apparatus shown in FIG. A biaxially stretched polyethylene naphthalate film (PEN film, thickness: 100 μm, manufactured by Teijin DuPont Films, trade name “Teonex Q65FA”) was used as a substrate (165 mm × 170 mm), and this was set at the bottom of the vacuum chamber. Then, a plasma generating power source 51 was connected to the first electrode 31 and the second electrode 32 arranged at the upper portion so that the polarity was alternately inverted between one electrode and the other electrode. . Then, the first magnetic field generator 61 and the second magnetic field generator 62 are arranged on the back of these electrodes, and electric power is supplied to these electrodes to discharge them, and plasma is generated between the electrodes. A film forming gas (a mixed gas of hexamethyldisiloxane (HMDSO) as a raw material gas and oxygen gas (which also functions as a discharge gas) as a reaction gas) is supplied to form a thin film by a plasma CVD method, A gas barrier laminate film was obtained. At this time, the base material was set at a predetermined distance from the electrode so that the distribution of the plasma intensity generated by the magnetic field effect could be ignored. Further, as described above, in order to prevent the reaction of the formula (1) from proceeding completely, the oxygen amount is less than the stoichiometric ratio of 12 mol with respect to 1 mol of hexamethyldisiloxane. The film formation was performed under the condition that the flow rate of HMDSO was 7 sccm (0 ° C., 1 atm reference) and the flow rate of oxygen was 73 sccm (0 ° C., 1 atm reference) (HMDSO / (HMDSO + O 2 ) = 8.75%). Since the film formation rate was 0.89 nm / s, film formation was performed for 337 seconds so that the film thickness was 300 nm The film thickness of the formed thin film layer was about 300 nm. The carbon distribution curve, silicon distribution curve and oxygen distribution curve of the thin film layer are shown in Fig. 3. The carbon distribution curve, silicon distribution curve and oxygen distribution curve were prepared by the above XPS depth profile measurement, where the vertical axis represents the vertical axis. Each element The atomic ratio (unit: at%), the horizontal axis indicates the distance (unit: nm) from the surface of the thin film layer in the thickness direction of the thin film layer, and the sputtering method employed for such XPS depth profile measurement As this, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species was employed.
As apparent from FIG. 3, the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon distribution curve was 5%, which was the following. In addition, using a water vapor permeability measuring machine (manufactured by Lyssy, model name “Lyssy-L80-5000”) under conditions of a temperature of 40 ° C., a humidity of 10% RH on the low humidity side, and a humidity of 100% RH on the high humidity side. When the water vapor permeability of the obtained gas barrier laminate film was measured, the barrier property was recognized.
In this embodiment, the film was formed using the batch type manufacturing apparatus shown in FIG. 1, but the film can be continuously formed by the roll-to-roll method using the continuous type manufacturing apparatus shown in FIG. .

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を用いたフレキシブル照明、有機薄膜太陽電池、液晶ディスプレイ、医薬品の包装容器等に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for flexible illumination using organic electroluminescence elements (organic EL elements), organic thin film solar cells, liquid crystal displays, pharmaceutical packaging containers, and the like.

1・・・バッチ式製造装置、2・・・連続式製造装置、10・・・ステージ、20・・・送り出しロール、21・・・第一の搬送ロール、22・・・第二の搬送ロール、23・・・巻き取りロール、31・・・第一の電極、32・・・第二の電極、41・・・ガス供給管、51・・・プラズマ発生用電源、61・・・第一の磁場発生装置、62・・・第二の磁場発生装置、91・・・プラズマ、92・・・磁力線、100・・・フィルム、101・・・長尺フィルム、X・・・フィルム100の表面と第一の電極31及び第二の電極32の表面との間隔、X・・・長尺フィルム101の表面と第一の電極31及び第二の電極32の表面との間隔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Batch type manufacturing apparatus, 2 ... Continuous manufacturing apparatus, 10 ... Stage, 20 ... Sending roll, 21 ... 1st conveyance roll, 22 ... 2nd conveyance roll , 23 ... take-up roll, 31 ... first electrode, 32 ... second electrode, 41 ... gas supply pipe, 51 ... power source for generating plasma, 61 ... first the magnetic field generator, 62 ... second magnetic field generator, 91 ... plasma, 92 ... magnetic field lines, 100 ... film, 101 ... elongated film, the X 1 ... film 100 Spacing between the surface and the surfaces of the first electrode 31 and the second electrode 32, X 2 ... Spacing between the surface of the long film 101 and the surfaces of the first electrode 31 and the second electrode 32.

Claims (18)

基材と、前記基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性積層フィルムであって、
前記薄膜層のうちの少なくとも1層が珪素、酸素及び炭素を含有しており、且つ、下記条件(i):
(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下である。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
を満たすことを特徴とするガスバリア性積層フィルム。
A gas barrier laminate film comprising a substrate and at least one thin film layer formed on at least one surface of the substrate,
At least one of the thin film layers contains silicon, oxygen and carbon, and the following condition (i):
(I) Carbon indicating the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio). In the distribution curve, the difference between the maximum value of the carbon atom ratio in the thin film layer and the minimum value of the carbon atom ratio is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
A gas barrier laminate film characterized by satisfying
さらに、下記条件(ii):
(ii)前記薄膜層において、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、1.98より大きく、2.03以下である。
1.98<((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2.03
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性積層フィルム。
Furthermore, the following condition (ii):
(Ii) In the thin film layer, a ratio of a total amount of oxygen atoms and carbon atoms to silicon atoms is greater than 1.98 and not more than 2.03.
1.98 <((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2.03
The gas barrier laminate film according to claim 1, wherein:
さらに、下記条件(iii):
(iii)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する珪素原子の量の比率(珪素の原子比)との関係を示す珪素分布曲線において、薄膜層内の90%以上の領域において、珪素原子の比率が30.0%以上37.0%以下である。
(30%≦((珪素原子の量)/((酸素原子の量)+(炭素原子の量)+(珪素原子の量))≦37%)
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のガスバリア性積層フィルム。
Furthermore, the following condition (iii):
(Iii) silicon showing the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (atom ratio of silicon) In the distribution curve, the silicon atom ratio is 30.0% or more and 37.0% or less in a region of 90% or more in the thin film layer.
(30% ≦ ((amount of silicon atoms) / ((amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms) + (amount of silicon atoms)) ≦ 37%)
The gas barrier laminate film according to claim 1 or 2, wherein:
さらに、下記条件(iv):
(iv)前記薄膜層はプラズマCVD法により成膜されており、プラズマCVD法の成膜ガスが有機珪素化合物のガスと酸素ガスであり、前記有機珪素化合物がヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)である。
を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。
Furthermore, the following condition (iv):
(Iv) The thin film layer is formed by a plasma CVD method, a film formation gas of the plasma CVD method is an organic silicon compound gas and an oxygen gas, and the organic silicon compound is hexamethyldisiloxane (HMDSO). .
The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas barrier laminate film is satisfied.
前記薄膜層において、珪素原子の量に対する酸素原子の量と炭素原子の量の合計量の比が、2以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。
((酸素原子の量)+(炭素原子の量))/(珪素原子の量)≦2
The gas barrier property according to any one of claims 1 to 4, wherein in the thin film layer, a ratio of a total amount of oxygen atoms and carbon atoms to silicon atoms is 2 or less. Laminated film.
((Amount of oxygen atoms) + (amount of carbon atoms)) / (amount of silicon atoms) ≦ 2
前記薄膜層を2層以上積層したバリア層を有し、前記薄膜層の1層あたりの膜厚が50nmより大きく、前記薄膜層を積層したバリア膜の膜厚が100nmより大きく3000nm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   It has a barrier layer in which two or more thin film layers are stacked, the film thickness per layer of the thin film layer is larger than 50 nm, and the film thickness of the barrier film in which the thin film layers are stacked is larger than 100 nm and not larger than 3000 nm The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 5, wherein: 前記薄膜層において、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)が、1%以上67%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   The ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio) in the thin film layer is 1% or more and 67% or less. The gas barrier laminate film according to any one of the above. 前記薄膜層の密度が、0.9g/cm以上2.2g/cm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。 Gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 7, wherein the density of the thin layer, characterized in that at 0.9 g / cm 3 or more 2.2 g / cm 3 or less. 前記基材と対向するように、一対の電極を前記基材から所定の間隔だけ離間させて、前記基材の表面に対して同じ側に配置し、前記一対の電極において放電してプラズマを発生させるプラズマ化学気相成長法により、前記薄膜層が形成されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   A pair of electrodes are spaced apart from the base material by a predetermined distance so as to face the base material, arranged on the same side of the surface of the base material, and discharge is generated at the pair of electrodes to generate plasma. The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 8, wherein the thin film layer is formed by plasma chemical vapor deposition. 前記一対の電極において放電する際に、前記一対の電極の極性を交互に反転させることを特徴とする請求項9に記載のガスバリア性積層フィルム。   The gas barrier laminate film according to claim 9, wherein when discharging is performed in the pair of electrodes, the polarities of the pair of electrodes are alternately reversed. 前記成膜ガス中の前記酸素ガスの含有量が、前記成膜ガス中の前記有機珪素化合物であるヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   The content of the oxygen gas in the film forming gas is equal to or less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the total amount of hexamethyldisiloxane (HMDSO) that is the organosilicon compound in the film forming gas. The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 10, wherein: 前記薄膜層が連続的な成膜プロセスにより形成された層であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 11, wherein the thin film layer is a layer formed by a continuous film forming process. 前記基材が、ポリエステル系樹脂及びポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の樹脂からなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 12, wherein the substrate is made of at least one resin selected from the group consisting of polyester resins and polyolefin resins. 前記基材が、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートからなる群から選択される少なくとも一種の樹脂からなることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルム。   The gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 13, wherein the substrate is made of at least one resin selected from the group consisting of polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   An organic electroluminescence device comprising the gas barrier laminate film according to claim 1. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。   An organic thin film solar cell comprising the gas barrier laminate film according to any one of claims 1 to 14. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のガスバリア性積層フィルムを備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。   A liquid crystal display comprising the gas barrier laminate film according to claim 1. 基材と、前記基材の少なくとも片方の表面上に形成された少なくとも1層の薄膜層とを備えるガスバリア性積層フィルムの製造方法であって、
前記基材と対向するように、一対の電極を前記基材から所定の間隔だけ離間させて、前記基材の表面に対して同じ側に配置し、前記一対の電極において放電してプラズマを発生させるプラズマ化学気相成長法により、珪素、酸素及び炭素を含有しており、且つ、下記条件(i):
(i)前記薄膜層の膜厚方向における該層の表面からの距離と、珪素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、薄膜層内の炭素原子の比率の最大値と炭素原子の比率の最小値との差が5%以下である。
(炭素原子比率の最大値)−(炭素原子比率の最小値)≦5%
を満たす少なくとも1層の前記薄膜層を基材上に形成することを特徴とするガスバリア性積層フィルムの製造方法。
A method for producing a gas barrier laminate film comprising a substrate and at least one thin film layer formed on at least one surface of the substrate,
A pair of electrodes are spaced apart from the base material by a predetermined distance so as to face the base material, arranged on the same side of the surface of the base material, and discharge is generated at the pair of electrodes to generate plasma. The plasma chemical vapor deposition method includes silicon, oxygen, and carbon, and the following condition (i):
(I) Carbon indicating the relationship between the distance from the surface of the thin film layer in the film thickness direction and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio). In the distribution curve, the difference between the maximum value of the carbon atom ratio in the thin film layer and the minimum value of the carbon atom ratio is 5% or less.
(Maximum carbon atom ratio)-(Minimum carbon atom ratio) ≤ 5%
A method for producing a gas barrier laminate film, comprising forming at least one thin film layer satisfying the above conditions on a substrate.
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WO2023153010A1 (en) * 2022-02-10 2023-08-17 日東電工株式会社 Gas barrier film, method for producing same, polarizing plate with gas barrier layer, and image display device

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