JP2012206380A - Transparent gas barrier film, method of forming transparent gas barrier film, organic electroluminescence element, solar battery, and thin film battery - Google Patents

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泰美 山田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent gas barrier film which suppresses the deterioration of a gas barrier property caused by degassing from a resin substrate, and exhibits a high gas barrier property, and to provide a method of forming the same.SOLUTION: The transparent gas barrier film includes a transparent gas barrier layer having the gas barrier property and formed on the resin substrate. The transparent gas barrier layer is a lamination having a suboxide inorganic layer and an inorganic layer. The suboxide inorganic layer and the inorganic layer are laminated in this order on the resin substrate. The suboxide inorganic layer is formed by a sputtering method. The inorganic layer is formed by a vapor deposition method, and contains at least one of metal and semimetal, and at least one kind selected from oxygen, nitrogen, and carbon.

Description

本発明は、透明ガスバリアフィルム、透明ガスバリアフィルムの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池および薄膜電池に関する。   The present invention relates to a transparent gas barrier film, a method for producing a transparent gas barrier film, an organic electroluminescence element, a solar battery, and a thin film battery.

液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子、電子ペーパー、太陽電池、薄膜リチウムイオン電池等の各種エレクトロニクスデバイスは、近年、軽量化・薄型化が進んでいる。これらデバイスの多くは大気中の水蒸気によって変質して劣化することがわかっている。   In recent years, various electronic devices such as a liquid crystal display element, an organic electroluminescence (EL) element, electronic paper, a solar battery, and a thin film lithium ion battery have been reduced in weight and thickness. Many of these devices are known to be altered and degraded by water vapor in the atmosphere.

従来、これらデバイスにはその支持基板としてガラス基板やシリコン基板が用いられてきたが、軽量性、耐衝撃性、屈曲性等の各種特性に優れるという理由により、これらの基板に代えて樹脂基板の使用が検討されている。樹脂基板は、一般には、ガラス等の無機材料から形成された基板と比較して、水蒸気等のガス透過性が著しく大きいという性質をもつ。したがって、上記用途においては、樹脂基板のガスバリア性を、その光透過性を維持しつつ向上させることが要求される。   Conventionally, a glass substrate or a silicon substrate has been used as a support substrate for these devices. However, because of excellent properties such as lightness, impact resistance, and flexibility, resin substrates can be used instead of these substrates. Use is under consideration. In general, a resin substrate has a property that gas permeability such as water vapor is remarkably large as compared with a substrate formed of an inorganic material such as glass. Therefore, in the above application, it is required to improve the gas barrier property of the resin substrate while maintaining its light transmittance.

そこで、樹脂基板のガスバリア性を向上させるための、ガスバリア層形成の検討がなされており、酸化物や窒化物のような緻密な無機層をパーティクルの少ない真空中にて形成する真空蒸着法やスパッタリング法などのドライプロセスが提案されている(例えば、特許文献1、2および3)。   Therefore, the formation of a gas barrier layer for improving the gas barrier property of a resin substrate has been studied, and a vacuum deposition method or sputtering for forming a dense inorganic layer such as an oxide or nitride in a vacuum with few particles. A dry process such as a method has been proposed (for example, Patent Documents 1, 2, and 3).

また、ガスバリア層として、平坦性や応力緩和性を付与してガスバリア性を向上させるために、ポリマーのアンダーコート層を形成することが提案されている(例えば、特許文献4および5)。前記アンダーコート層は、平坦性や応力緩和性は付与できるが、樹脂基板と同様に、真空中では脱ガスが生じるため、直上に形成された無機層は、やはりバリア性が低下するという問題がある。また、ポリマーと無機層では密着性が低く剥離が生じやすく、結果としてガスバリア性が低下してしまうおそれもある。   In addition, it has been proposed to form a polymer undercoat layer as a gas barrier layer in order to impart flatness and stress relaxation properties to improve gas barrier properties (for example, Patent Documents 4 and 5). Although the undercoat layer can impart flatness and stress relaxation properties, as in the case of a resin substrate, degassing occurs in a vacuum, so that the barrier property of the inorganic layer formed immediately above is also reduced. is there. Further, the adhesion between the polymer and the inorganic layer is low, and peeling is likely to occur, and as a result, the gas barrier property may be lowered.

特開2004−148693号公報JP 2004-148893 A 特開2005−178087号公報JP 2005-178087 A 特開2007−90681号公報JP 2007-90681 A 特開2006−281505号公報JP 2006-281505 A 国際公開第2006/025356号International Publication No. 2006/025356

我々の検討の結果、このような真空中での層形成プロセスにおいては樹脂基板表面や表面近傍から水分などの脱ガスが生じており、この上に無機層を形成しても、それら脱ガス成分により層密度が低くなり、結果ガスバリア性が低下することがわかった。   As a result of our studies, in such a layer formation process in a vacuum, degassing of moisture and the like occurs from the resin substrate surface and the vicinity of the surface. Even if an inorganic layer is formed on this, these degassing components As a result, it was found that the layer density was lowered and as a result, the gas barrier property was lowered.

本発明は、樹脂基板からの脱ガスによるガスバリア性の劣化を抑制し、高いガスバリア性を有する透明ガスバリアフィルムおよびその製造方法を提供するものである。   The present invention provides a transparent gas barrier film having a high gas barrier property and a method for producing the same, by suppressing deterioration of the gas barrier property due to degassing from a resin substrate.

本発明の透明ガスバリアフィルムは、
樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層が形成された透明ガスバリアフィルムであって、
前記透明ガスバリア層が、亜酸化物無機層と無機層とを含む積層体であり、
前記樹脂基板上に、前記亜酸化物無機層と前記無機層とがこの順に積層されており、
前記亜酸化物無機層が、スパッタリング法により形成される層であり、
前記無機層が、蒸着法により形成され、かつ、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層であることを特徴とする。
The transparent gas barrier film of the present invention is
A transparent gas barrier film in which a transparent gas barrier layer having gas barrier properties is formed on a resin substrate,
The transparent gas barrier layer is a laminate including a suboxide inorganic layer and an inorganic layer,
On the resin substrate, the suboxide inorganic layer and the inorganic layer are laminated in this order,
The suboxide inorganic layer is a layer formed by a sputtering method,
The inorganic layer is a layer formed by a vapor deposition method and including at least one of a metal and a semimetal and at least one selected from oxygen, nitrogen, and carbon.

また、本発明の透明ガスバリアフィルムの製造方法は、
樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層を形成する透明ガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記樹脂基板上に、スパッタリング法により、亜酸化物無機層を形成する亜酸化物無機層形成工程と、
蒸着法により、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む無機層を、前記亜酸化物無機層の上に形成する無機層形成工程と
を含むことを特徴とする。
Moreover, the method for producing the transparent gas barrier film of the present invention comprises:
A method for producing a transparent gas barrier film for forming a transparent gas barrier layer having gas barrier properties on a resin substrate,
A suboxide inorganic layer forming step for forming a suboxide inorganic layer on the resin substrate by a sputtering method;
Including an inorganic layer forming step of forming, on the suboxide inorganic layer, an inorganic layer containing at least one of metal and metalloid and at least one selected from oxygen, nitrogen, and carbon by a vapor deposition method. It is characterized by.

本発明の他の態様の透明ガスバリアフィルムは、前記本発明の透明ガスバリアフィルムの製造方法によって製造されたことを特徴とする。   The transparent gas barrier film of another aspect of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a transparent gas barrier film of the present invention.

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、
基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記基板が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。
In addition, the organic electroluminescence element of the present invention is
An organic electroluminescence device having a laminate in which an anode layer, an organic light emitting layer and a cathode layer are provided in this order on a substrate, wherein the substrate is the transparent gas barrier film of the present invention. To do.

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、
基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
さらに、背面封止部材を有し、
前記積層体の少なくとも一部が前記背面封止部材で被覆されており、
前記基板および前記背面封止部材の少なくとも一方が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。
In addition, the organic electroluminescence element of the present invention is
An organic electroluminescence device having a laminate in which an anode layer, an organic light emitting layer and a cathode layer are provided in this order on a substrate,
Furthermore, it has a back sealing member,
At least a part of the laminate is covered with the back sealing member,
At least one of the substrate and the back sealing member is the transparent gas barrier film of the invention.

また、本発明の太陽電池は、
太陽電池セルを含む太陽電池であって、前記太陽電池セルが、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする。
The solar cell of the present invention is
A solar battery including a solar battery cell, wherein the solar battery cell is covered with the transparent gas barrier film of the present invention.

また、本発明の薄膜電池は、
集電層、陽極層、固体電解質層、陰極層および集電層が、この順序で設けられた積層体を有する薄膜電池であって、前記積層体が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする。
The thin film battery of the present invention is
A current collecting layer, an anode layer, a solid electrolyte layer, a cathode layer, and a current collecting layer are thin film batteries having a laminate provided in this order, and the laminate is covered with the transparent gas barrier film of the present invention. It is characterized by.

本発明によれば、樹脂基板を用いた場合でも良好なガスバリア性を得ることができる透明ガスバリアフィルムおよびその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when a resin substrate is used, the transparent gas barrier film which can acquire favorable gas barrier property, and its manufacturing method can be provided.

図1は、本発明における透明ガスバリア層を連続生産方式で製造する装置の構成の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an apparatus for producing a transparent gas barrier layer according to the present invention by a continuous production method. 図2は、本発明における透明ガスバリア層をバッチ生産方式で製造する装置の構成の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an apparatus for producing a transparent gas barrier layer according to the present invention by a batch production method.

本発明の透明ガスバリアフィルムにおいて、前記無機層が、複数の層が積層された積層体であることが好ましい。   In the transparent gas barrier film of the present invention, the inorganic layer is preferably a laminate in which a plurality of layers are laminated.

本発明の透明ガスバリアフィルムにおいて、前記亜酸化物無機層が、亜酸化ケイ素または亜酸化アルミニウムを含むことが好ましい。   In the transparent gas barrier film of the present invention, the inorganic suboxide layer preferably contains silicon suboxide or aluminum suboxide.

本発明の透明ガスバリアフィルムにおいて、前記無機層が、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。   In the transparent gas barrier film of the present invention, the inorganic layer preferably contains at least one of aluminum and silicon.

本発明の透明ガスバリアフィルムの製造方法において、前記無機層形成工程が、複数層の無機層を形成する工程であることが好ましい。   In the method for producing a transparent gas barrier film of the present invention, the inorganic layer forming step is preferably a step of forming a plurality of inorganic layers.

つぎに、本発明について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の記載により制限されない。   Next, the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited by the following description.

樹脂基板に直接形成される第1層はスパッタリング法により形成された亜酸化物無機層である。スパッタリング法は、ターゲットに高電圧を印加させ電離させたアルゴンイオンをターゲットに衝突させ粒子をたたき出すことで層形成する手法である。そのため、比較的高い運動エネルギーを有する粒子が層形成に関与するため、非常に緻密な層が形成される。この高運動エネルギー粒子が樹脂基板へ衝突することにより、脱ガスの原因となる樹脂基板表面あるいは表面近傍の吸着水分や汚染物質を除去させるため、緻密な無機層の形成が可能となる。本発明において、ターゲットとしては、金属、半金属、金属酸化物、および半金属酸化物から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。   The first layer directly formed on the resin substrate is a suboxide inorganic layer formed by sputtering. The sputtering method is a method of forming a layer by striking particles with argon ions ionized by applying a high voltage to the target and colliding with the target. For this reason, particles having relatively high kinetic energy are involved in the layer formation, so that a very dense layer is formed. When the high kinetic energy particles collide with the resin substrate, adsorbed moisture and contaminants on the surface of the resin substrate or in the vicinity of the resin substrate that cause degassing are removed, so that a dense inorganic layer can be formed. In the present invention, as the target, at least one selected from metals, metalloids, metal oxides, and metalloid oxides can be used.

前記亜酸化物無機層における「亜酸化物」は、化学両論組成より酸素状態が低い状態の酸化物である。例えば、特許第3192249号公報によると、亜酸化物層は化学両論酸化物層に比べガスバリア性が高いことが知られている。本発明において、亜酸化物の材質は限定するものではない。例えば、亜酸化ケイ素(SiOx、ただし、X<2)、亜酸化アルミニウム(AlOx、ただし、X<1.5)、亜酸化チタン(TiOx、ただし、X<2)、亜酸化ニオブ(NbOx、ただし、X<2.5)、亜酸化インジウム(InOx、ただし、X<1.5)などが挙げられるが、透明性の面から亜酸化ケイ素または亜酸化アルミニウムを含んでいることが好ましい。また、前記亜酸化物の組成におけるXの値は、大きいとガスバリア性が低くなるが、逆に小さいと透明性が低下する。また、前記亜酸化物無機層の厚みは、好ましくは5〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは10〜50nmの範囲である。   The “suboxide” in the suboxide inorganic layer is an oxide having a lower oxygen state than the stoichiometric composition. For example, according to Japanese Patent No. 3192249, it is known that the suboxide layer has a higher gas barrier property than the stoichiometric oxide layer. In the present invention, the material of the suboxide is not limited. For example, silicon oxide (SiOx, where X <2), aluminum oxide (AlOx, where X <1.5), titanium oxide (TiOx, where X <2), niobium oxide (NbOx, where X <2.5), indium suboxide (InOx, where X <1.5), and the like, but it is preferable that silicon oxide or aluminum oxide is included from the viewpoint of transparency. Moreover, when the value of X in the composition of the suboxide is large, the gas barrier property is lowered. On the other hand, when it is small, the transparency is lowered. The thickness of the suboxide inorganic layer is preferably in the range of 5 to 100 nm, more preferably in the range of 10 to 50 nm.

前記亜酸化物無機層を形成するスパッタリング法としては、例えば、直流放電方式、高周波放電方式、パルス直流放電方式、直流・高周波重畳放電方式などがある。いずれの放電方式でもかまわないが、樹脂基板に対する粒子の衝突衝撃が比較的少ないほうが好ましいため、高周波放電方式や直流・高周波重畳放電方式を用いることが好ましい。   Examples of the sputtering method for forming the suboxide inorganic layer include a direct current discharge method, a high frequency discharge method, a pulse direct current discharge method, and a direct current / high frequency superimposed discharge method. Any discharge method may be used, but since it is preferable that the impact of particles on the resin substrate is relatively small, it is preferable to use a high frequency discharge method or a direct current / high frequency superimposed discharge method.

前記亜酸化物無機層形成時のスパッタリング条件に制限は特にない。例えば、真空槽内を10−4Pa以下に排気した後、放電ガスとしてアルゴンガスを、反応ガスとして酸素含有ガスを導入し、系の内圧が0.1〜1Paになるようにマスフローコントローラで流量制御(圧力制御)を行う。スパッタ時の放電出力は、1〜10W/cmを印加し、所望の厚みになるまでスパッタリングを行う。 There is no particular limitation on the sputtering conditions when forming the suboxide inorganic layer. For example, after evacuating the inside of the vacuum chamber to 10 −4 Pa or less, argon gas is introduced as a discharge gas, oxygen-containing gas is introduced as a reaction gas, and the flow rate is adjusted with a mass flow controller so that the internal pressure of the system becomes 0.1 to 1 Pa. Perform control (pressure control). As the discharge output during sputtering, 1 to 10 W / cm 2 is applied, and sputtering is performed until a desired thickness is achieved.

第2層またはそれ以上の層で形成される無機層は、蒸着法で形成される。蒸着法はスパッタリング法に比べ、層形成プロセス中に高運動エネルギー粒子がほとんど関与しないため、それらの粒子の層への衝突によるピンホールなどの欠陥が形成されにくい。したがって、非常に均一なガスバリア性の高い層を形成することができる。   The inorganic layer formed of the second layer or more is formed by a vapor deposition method. In the vapor deposition method, high kinetic energy particles are hardly involved in the layer formation process as compared with the sputtering method, so that defects such as pinholes due to collision of the particles with the layer are less likely to be formed. Therefore, a very uniform layer having a high gas barrier property can be formed.

前記無機層は、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層である。前記無機層としては、例えば、ケイ素、アルミニウム、チタン、マグネシウム、チタンおよびインジウム等の、酸化物、窒化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物等が挙げられる。前記無機層は、透明性の面から、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を含んでいることが好ましく、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化窒化アルミニウムおよび酸化炭化ケイ素の少なくとも一種を含んでいることが好ましい。前記無機層の厚みは、好ましくは50nm〜1μmであり、さらに好ましくは100〜300nmである。   The inorganic layer is a layer containing at least one of a metal and a metalloid and at least one selected from oxygen, nitrogen and carbon. Examples of the inorganic layer include oxides, nitrides, oxynitrides, oxycarbides, nitrides, and the like such as silicon, aluminum, titanium, magnesium, titanium, and indium. From the viewpoint of transparency, the inorganic layer preferably contains at least one of aluminum and silicon, and contains at least one of silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, and silicon oxide carbide. It is preferable that The thickness of the inorganic layer is preferably 50 nm to 1 μm, more preferably 100 to 300 nm.

前記無機層形成時の蒸着条件に制限は特にない。蒸着材料(蒸着源)としては、金属、半金属、金属酸化物、半金属酸化物、金属窒化物、半金属窒化物、金属炭化物、半金属炭化物を用いることができる。真空槽内を10−4Pa以下に排気した後、蒸着源に設置した蒸着材料を、抵抗加熱、電子ビーム、プラズマビーム、レーザーのいずれかを蒸着材料(蒸着源)に導入する方法より蒸発させる。これらの方法は、併用してもよい。また、反応ガスを用いた蒸着法の場合、その反応性を促進するために、プラズマやイオンビーム等をアシストとして用いてもよい。これらの中でも製造効率の点から、比較的層形成速度が速い電子ビーム蒸着やプラズマビーム蒸着を好ましく用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the vapor deposition conditions at the time of the said inorganic layer formation. As the vapor deposition material (vapor deposition source), metal, metalloid, metal oxide, metalloid oxide, metal nitride, metalloid nitride, metal carbide, metalloid carbide can be used. After evacuating the inside of the vacuum chamber to 10 −4 Pa or less, the vapor deposition material installed in the vapor deposition source is evaporated by a method of introducing any one of resistance heating, electron beam, plasma beam, and laser into the vapor deposition material (vapor deposition source). . These methods may be used in combination. In the case of a vapor deposition method using a reactive gas, plasma, an ion beam, or the like may be used as an assist in order to promote the reactivity. Among these, from the viewpoint of production efficiency, electron beam vapor deposition or plasma beam vapor deposition with a relatively high layer formation rate can be preferably used.

本発明において、前記無機層に含まれる酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種は、蒸着材料(蒸着源)に含まれていない場合は、反応ガスの存在下で蒸着を行うことによって、導入することができる。反応性ガスとして酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭化水素含有ガスの単体あるいは混合体を導入し系内圧が0.01〜0.1Paになるようにマスフローコントローラにて流量制御(圧力制御)を行いながら基板上に所定の厚みになるまで蒸着を行う。   In the present invention, when at least one selected from oxygen, nitrogen and carbon contained in the inorganic layer is not contained in the vapor deposition material (vapor deposition source), it is introduced by performing vapor deposition in the presence of a reactive gas. can do. A single or mixture of oxygen-containing gas, nitrogen-containing gas, or hydrocarbon-containing gas is introduced as a reactive gas, and flow control (pressure control) is performed with a mass flow controller so that the system internal pressure becomes 0.01 to 0.1 Pa. However, vapor deposition is performed on the substrate until a predetermined thickness is reached.

第2層以上の積層構成としては蒸着法による無機層であればその材質、積層順番、積層数を特に制限するものではない。製造効率の面から積層数は1〜2層であることが好ましい。   As the laminated structure of the second layer or more, the material, the order of lamination, and the number of laminations are not particularly limited as long as they are inorganic layers by vapor deposition. From the viewpoint of production efficiency, the number of stacked layers is preferably 1 to 2 layers.

前記亜酸化物無機層と前記無機層とを含む積層体である、本発明における透明ガスバリア層形成時の加熱温度は150℃以下であることが好ましく、より好ましくは80〜120℃の範囲である。この場合、前記透明ガスバリア層形成時には、前記樹脂基板(樹脂フィルム)を120℃以下で加熱することが好ましい。本発明の透明ガスバリアフィルムの製造方法は、透明で良好なガスバリア性能を有する層を低温形成することも可能であるので、基材が例えば樹脂の場合であっても、樹脂の性質や形状を損なわない条件設定をすることが可能となる。   The heating temperature at the time of forming the transparent gas barrier layer in the present invention, which is a laminate including the suboxide inorganic layer and the inorganic layer, is preferably 150 ° C. or lower, more preferably in the range of 80 to 120 ° C. . In this case, it is preferable to heat the resin substrate (resin film) at 120 ° C. or lower when forming the transparent gas barrier layer. The method for producing a transparent gas barrier film of the present invention can form a transparent layer having good gas barrier performance at a low temperature. Therefore, even if the substrate is a resin, for example, the properties and shape of the resin are impaired. It is possible to set no conditions.

樹脂基板の材質は、透明であれば制限はなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、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、ポリフェニルサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド(ナイロン)、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどがあげられる。また、前記樹脂基板の厚みは20〜200μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは50〜150μmの範囲である。また、樹脂基板の平均表面粗さは10nm以下であることが好ましい。ここで、前記平均表面粗さは、JIS B 0601(1994年版)に基づく算術平均表面粗さ(Ra)である。   The material of the resin substrate is not limited as long as it is transparent. For example, polyethylene, polypropylene, cycloolefin polymer, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polyphenyl sulfide, polycarbonate, polyimide, polyamide (nylon), polyvinyl alcohol, Examples thereof include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride. Moreover, it is preferable that the thickness of the said resin substrate is the range of 20-200 micrometers, More preferably, it is the range of 50-150 micrometers. The average surface roughness of the resin substrate is preferably 10 nm or less. Here, the average surface roughness is an arithmetic average surface roughness (Ra) based on JIS B 0601 (1994 edition).

透明ガスバリア層の厚みは、0.05〜1μmの範囲であることが好ましい。前記厚みを0.05μm以上とすることで、十分なガスバリア性を得ることができ、1μm以下とすることで、内部応力を低くすることができ、クラックの発生を防ぐことができる。前記厚みは、0.01〜0.05μmの範囲であることがより好ましい。   The thickness of the transparent gas barrier layer is preferably in the range of 0.05 to 1 μm. By setting the thickness to 0.05 μm or more, a sufficient gas barrier property can be obtained, and by setting the thickness to 1 μm or less, internal stress can be lowered and occurrence of cracks can be prevented. The thickness is more preferably in the range of 0.01 to 0.05 μm.

前記透明ガスバリア層は、バッチ方式でも連続生産方式でも製造することができる。連続生産方式の場合、前記透明ガスバリア層形成時に真空槽内において、前記透明樹脂フィルムをロールにより連続的に搬送しながら、前記透明樹脂フィルムの上に前記透明ガスバリア層を形成する。   The transparent gas barrier layer can be manufactured by a batch method or a continuous production method. In the case of the continuous production method, the transparent gas barrier layer is formed on the transparent resin film while the transparent resin film is continuously conveyed by a roll in a vacuum chamber when the transparent gas barrier layer is formed.

図1に、本発明における透明ガスバリア層を構成する前記亜酸化物無機層を連続生産方式で製造する装置の構成の一例を示す。図示のとおり、この製造装置10は、真空槽11、巻出ロール13a、キャンロール15、巻取ロール13b、二つの補助ロール14aおよび14b、カソード16、真空ポンプ20、スパッタリング用ガス供給手段18、反応ガス供給手段19を主要な構成部材として有する。真空槽11内には、巻出ロール13a、キャンロール15、巻取ロール13b、および二つの補助ロール14a、14bが配置されており、巻出ロール13aから、巻取ロール13bにわたり、キャンロール15および二つの補助ロール14a、14bを介して、透明樹脂フィルム12が掛け渡されている。前記カソード16は、前記キャンロール15と対向するように、前記真空槽11の底部に設置されている。前記カソード16の上面には、前記ターゲット17が装着されている。前記ターゲット17は複数装着しておき、形成する層の組成に応じて使用するターゲットを変更することもできる。前記真空ポンプ20は、前記真空槽11の側壁(同図においては、右側側壁)に配置されており、これにより、前記真空槽11内を減圧することが可能となっている。前記スパッタリング用ガス供給手段18および前記反応ガス供給手段19は、前記真空槽11の側壁(同図においては、右側側壁)に配置されている。前記スパッタリング用ガス供給手段18は、スパッタリング用ガスボンベ21に接続されており、これにより、適度な圧力のスパッタリング用ガス(例えば、アルゴンガス)を、前記真空槽11内に供給することが可能となっている。前記反応ガス供給手段19は、酸素を含有する反応ガス用ガスボンベ22に接続されており、これにより、適度な圧力の反応ガスを、前記真空槽11内に供給することが可能となっている。前記キャンロール15には、温度制御手段(図示せず)が接続されている。これにより、前記キャンロール15の表面温度を調整することで、前記透明樹脂フィルム12の温度を、前記所定の範囲とすることが可能となっている。前記温度制御手段としては、例えば、シリコーンオイル等を循環する熱媒循環装置等があげられる。   In FIG. 1, an example of the structure of the apparatus which manufactures the said suboxide inorganic layer which comprises the transparent gas barrier layer in this invention by a continuous production system is shown. As shown, the manufacturing apparatus 10 includes a vacuum chamber 11, an unwinding roll 13a, a can roll 15, a winding roll 13b, two auxiliary rolls 14a and 14b, a cathode 16, a vacuum pump 20, a sputtering gas supply means 18, A reactive gas supply means 19 is provided as a main constituent member. An unwinding roll 13a, a can roll 15, a take-up roll 13b, and two auxiliary rolls 14a and 14b are arranged in the vacuum chamber 11, and the can roll 15 extends from the unwind roll 13a to the take-up roll 13b. The transparent resin film 12 is stretched over the two auxiliary rolls 14a and 14b. The cathode 16 is installed at the bottom of the vacuum chamber 11 so as to face the can roll 15. The target 17 is mounted on the upper surface of the cathode 16. A plurality of targets 17 may be mounted, and the target to be used can be changed according to the composition of the layer to be formed. The vacuum pump 20 is disposed on the side wall (the right side wall in the figure) of the vacuum chamber 11, whereby the inside of the vacuum chamber 11 can be decompressed. The sputtering gas supply means 18 and the reactive gas supply means 19 are arranged on the side wall (right side wall in the figure) of the vacuum chamber 11. The sputtering gas supply means 18 is connected to a sputtering gas cylinder 21, whereby it becomes possible to supply a sputtering gas (for example, argon gas) having an appropriate pressure into the vacuum chamber 11. ing. The reactive gas supply means 19 is connected to a reactive gas gas cylinder 22 containing oxygen, whereby a reactive gas having an appropriate pressure can be supplied into the vacuum chamber 11. A temperature control means (not shown) is connected to the can roll 15. Thereby, the temperature of the transparent resin film 12 can be set to the predetermined range by adjusting the surface temperature of the can roll 15. Examples of the temperature control means include a heat medium circulation device that circulates silicone oil and the like.

本装置による連続生産は、フィルムを連続して装置内に導入し、フィルムを移動させながら反応ガスの存在下でスパッタリングを行い、連続して本発明における透明ガスバリア層を構成する前記亜酸化物無機層を形成する。前記無機層は、前記亜酸化物無機層を形成した後、カソード16およびターゲット17を蒸着源および蒸着材料に切り替えて蒸着を行うことにより、前記無機層を同一の真空槽内で形成してもよいし、別の蒸着装置に前記亜酸化物無機層を形成したフィルムを導入して形成してもよい。前記無機層を同一の真空槽内で形成する場合、前記反応ガス供給手段19は、酸素を含有する反応ガス用ガスボンベ22および窒素を含有する反応ガス用ガスボンベ23に接続されているとよい。この工程によって、所定の積層体を形成することができる。本装置による連続生産は、フィルムを移動させながらスパッタリングおよび蒸着を行うこと以外は、後述のバッチ生産方式で製造する装置と同様に実施できる。   In the continuous production by this apparatus, the suboxide inorganic that continuously introduces the film into the apparatus, performs sputtering in the presence of the reaction gas while moving the film, and continuously constitutes the transparent gas barrier layer in the present invention. Form a layer. The inorganic layer may be formed in the same vacuum chamber by forming the suboxide inorganic layer and then performing deposition by switching the cathode 16 and the target 17 to a deposition source and a deposition material. Alternatively, a film having the suboxide inorganic layer formed thereon may be introduced into another vapor deposition apparatus. When the inorganic layer is formed in the same vacuum chamber, the reaction gas supply means 19 is preferably connected to a reaction gas gas cylinder 22 containing oxygen and a reaction gas gas cylinder 23 containing nitrogen. By this step, a predetermined laminate can be formed. Continuous production by this apparatus can be carried out in the same manner as the apparatus manufactured by the batch production method described later, except that sputtering and vapor deposition are performed while moving the film.

図2に、本発明における透明ガスバリア層をバッチ生産方式で製造する装置の構成の一例を示す。図2において、図1と同一部分には、同一符号を付している。図示のとおり、この製造装置30は、前記各種ロールに代えて、真空槽31内に、基板加熱ヒータ33が配置され、前記基板加熱ヒータ33に透明樹脂基板(例えば、透明樹脂フィルム)32が設置されている以外は、図1と同様の構成である。前記基板加熱ヒータ33としては、前記温度制御手段と同様のものがあげられる。   In FIG. 2, an example of a structure of the apparatus which manufactures the transparent gas barrier layer in this invention by a batch production system is shown. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. As shown in the figure, in this manufacturing apparatus 30, a substrate heater 33 is disposed in a vacuum chamber 31 instead of the various rolls, and a transparent resin substrate (for example, a transparent resin film) 32 is installed on the substrate heater 33. Except for this, the configuration is the same as in FIG. Examples of the substrate heater 33 include those similar to the temperature control means.

本発明の有機EL素子は、基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有するものであって、前記基板が本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。前記陽極層としては、例えば、透明電極層として使用できる、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(登録商標、Indium Zinc Oxide)の層が形成される。前記有機発光層は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層からなる。陰極層としては、反射層を兼ねてアルミニウム層、マグネシウム/アルミニウム層、マグネシウム/銀層等が形成される。この積層体を大気に曝さないようにこの上から金属、ガラス、樹脂等により封止を行う。   The organic EL device of the present invention has a laminate in which an anode layer, an organic light emitting layer and a cathode layer are provided in this order on a substrate, and the substrate is the transparent gas barrier film of the present invention. It is characterized by. As the anode layer, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (registered trademark, Indium Zinc Oxide) layer that can be used as a transparent electrode layer is formed. The organic light emitting layer includes, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. As the cathode layer, an aluminum layer, a magnesium / aluminum layer, a magnesium / silver layer, and the like are also formed as a reflective layer. Sealing is performed from above with a metal, glass, resin, or the like so that the laminate is not exposed to the atmosphere.

本発明の有機EL素子は、さらに背面封止部材を有し、前記積層体の少なくとも一部が前記背面封止部材で被覆されており、前記基板および前記背面封止部材の少なくとも一方が、本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。すなわち、本発明の透明ガスバリアフィルムは有機EL素子の背面封止部材としても適用可能である。この場合、本透明ガスバリアフィルムを前記積層体上に接着剤を用いて、または、ヒートシールなどにより設置することで十分に封止性を保つことが可能である。   The organic EL element of the present invention further has a back surface sealing member, at least a part of the laminate is covered with the back surface sealing member, and at least one of the substrate and the back surface sealing member is a book. It is a transparent gas barrier film of the invention. That is, the transparent gas barrier film of the present invention can also be applied as a back sealing member for organic EL elements. In this case, it is possible to maintain sufficient sealing properties by installing the transparent gas barrier film on the laminate using an adhesive or by heat sealing.

有機EL素子の基板として、本発明の透明ガスバリアフィルムを用いると、有機EL素子の軽量化、薄型化および柔軟化が可能となる。したがって、ディスプレイとしての有機EL素子はフレキシブルなものとなり、これを丸めるなどして、電子ペーパーのように使用することも可能となる。また、本発明の透明ガスバリアフィルムを背面封止部材として用いると、被覆が容易であり、また、有機EL素子の薄型化も可能となる。   When the transparent gas barrier film of the present invention is used as the substrate of the organic EL element, the organic EL element can be reduced in weight, thickness and flexibility. Therefore, the organic EL element as a display becomes flexible and can be used like electronic paper by rolling it. Moreover, when the transparent gas barrier film of this invention is used as a back surface sealing member, coating | cover is easy and thickness reduction of an organic EL element is also attained.

本発明の太陽電池は、太陽電池セルを含み、前記太陽電池セルが、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されている。前記本発明の透明ガスバリアフィルムは、太陽電池の受光側フロントシートおよび保護用バックシートとしても好適に使用できる。太陽電池の構造の一例としては、薄膜シリコンやCIGS(Copper Indium Gallium DiSelenide)薄膜により形成した太陽電池セルを、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の樹脂により封止し、さらに本発明の透明ガスバリアフィルムにより挟み込むことで構成されるものがあげられる。前記樹脂による封止をせずに、本発明の透明ガスバリアフィルムで直接挟み込んでもよい。   The solar cell of the present invention includes a solar cell, and the solar cell is covered with the transparent gas barrier film of the present invention. The transparent gas barrier film of the present invention can also be suitably used as a light receiving side front sheet and a protective back sheet of a solar cell. As an example of the structure of the solar cell, a solar cell formed by thin film silicon or CIGS (Copper Indium Gallium DiSelenide) thin film is sealed with a resin such as ethylene-vinyl acetate copolymer, and the transparent gas barrier film of the present invention What is comprised by inserting | pinching between is mentioned. You may pinch | interpose directly with the transparent gas barrier film of this invention, without sealing with the said resin.

本発明の薄膜電池は、集電層、陽極層、固体電解質層、陰極層および集電層が、この順序で設けられた積層体を有する薄膜電池であって、前記積層体が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されている。薄膜電池としては、薄膜リチウムイオン電池などがあげられる。前記薄膜電池としては、基板上に金属を用いた集電層、金属無機膜を用いた陽極層、固体電解質層、陰極層、金属を用いた集電層を順次積層させた構成が代表的である。前記本発明の透明ガスバリアフィルムは薄膜電池の基板としても使用することができる。   The thin film battery of the present invention is a thin film battery having a laminate in which a current collecting layer, an anode layer, a solid electrolyte layer, a cathode layer, and a current collecting layer are provided in this order, and the laminate is the invention of the present invention. It is covered with a transparent gas barrier film. Examples of the thin film battery include a thin film lithium ion battery. The thin film battery typically has a structure in which a current collecting layer using a metal, an anode layer using a metal inorganic film, a solid electrolyte layer, a cathode layer, and a current collecting layer using a metal are sequentially laminated on a substrate. is there. The transparent gas barrier film of the present invention can also be used as a substrate for a thin film battery.

つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。また、各実施例および各比較例における各種特性および物性の測定および評価は、下記の方法により実施した。   Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples. The present invention is not limited or restricted by the following examples and comparative examples. In addition, various properties and physical properties in each example and each comparative example were measured and evaluated by the following methods.

(組成分析)
第1層(亜酸化物無機層)の組成はX線光電子分光分析(XPS)装置(アルバックファイ社製、商品名PHI−5000)を用い、金属(半金属)原子のピーク強度と酸素原子のピーク強度の比から、酸素原子/金属(半金属)原子の組成比(x)を算出した。
(Composition analysis)
The composition of the first layer (suboxide inorganic layer) was measured using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) apparatus (trade name PHI-5000, manufactured by ULVAC-PHI). The composition ratio (x) of oxygen atom / metal (metalloid) atom was calculated from the ratio of peak intensity.

(水蒸気透過速度)
水蒸気透過速度(WVTR)は、JIS K7126に規定される水蒸気透過速度測定装置(MOCON社製、商品名PERMATRAN)にて、温度40℃、湿度90%RHの環境下で測定した。なお、前記水蒸気透過率測定装置の測定範囲は0.05g・m−2・day−1以上である。
(Water vapor transmission rate)
The water vapor transmission rate (WVTR) was measured in a water vapor transmission rate measurement device (manufactured by MOCON, trade name PERMATRAN) specified in JIS K7126 under an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% RH. In addition, the measurement range of the said water-vapor-permeation rate measuring apparatus is 0.05 g * m <-2 > * day < -1 > or more.

(光線透過率)
光線(可視光)透過率は、株式会社日立製作所製のUV−可視光分光光度計(商品名:U4000)を使用して測定し、550nmの透過率で表した。
(Light transmittance)
The light (visible light) transmittance was measured using a UV-visible light spectrophotometer (trade name: U4000) manufactured by Hitachi, Ltd., and represented by a transmittance of 550 nm.

[実施例1]
〔透明樹脂フィルムの準備〕
透明樹脂フィルム(樹脂基板)として、東レ(株)製のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み100μm、平均表面粗さRa=2nm、商品名「ルミラーT60」)を準備した。
[Example 1]
[Preparation of transparent resin film]
As a transparent resin film (resin substrate), a polyethylene terephthalate (PET) film (thickness 100 μm, average surface roughness Ra = 2 nm, trade name “Lumirror T60”) manufactured by Toray Industries, Inc. was prepared.

〔透明ガスバリア層形成工程〕
(第1層:亜酸化物無機層)
つぎに、前記PETフィルムを、図2に示す製造装置に装着した。カソード16の上面には、アルミニウムターゲット(純度4N:99.99%)17を装着した。真空ポンプ20により真空槽31内を減圧し、到達真空度1.0×10−4Pa以下を得た。その後、スパッタリング用ガス供給手段18および反応ガス供給手段19により、前記真空槽31内にスパッタリング用ガスとしてアルゴンガスおよび反応ガスとして酸素ガスを導入した。ついで、放電出力を10W/cmの条件下で、DCスパッタリング法により、前記PETフィルム上に厚み30nmの亜酸化アルミニウム(AlOx)層を形成した。この際、アルゴンガスの供給量(流量)は、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m/秒)、酸素ガスの供給量(流量)は、10sccm(10×1.69×10−3Pa・m/秒)とした。また、このとき、系内圧力は0.5Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。得られた亜酸化アルミニウム(AlOx)層において、x(元素組成比O/Al)は1.2であった。
[Transparent gas barrier layer forming step]
(First layer: suboxide inorganic layer)
Next, the PET film was mounted on the manufacturing apparatus shown in FIG. An aluminum target (purity 4N: 99.99%) 17 was mounted on the upper surface of the cathode 16. The inside of the vacuum chamber 31 was depressurized with the vacuum pump 20, and an ultimate vacuum of 1.0 × 10 −4 Pa or less was obtained. Thereafter, argon gas as a sputtering gas and oxygen gas as a reactive gas were introduced into the vacuum chamber 31 by the sputtering gas supply means 18 and the reactive gas supply means 19. Subsequently, an aluminum suboxide (AlOx) layer having a thickness of 30 nm was formed on the PET film by a DC sputtering method under a discharge output of 10 W / cm 2 . At this time, the supply amount (flow rate) of argon gas is 20 sccm (20 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec), and the supply amount (flow rate) of oxygen gas is 10 sccm (10 × 1.69 ×). 10 −3 Pa · m 3 / sec). At this time, the system internal pressure was 0.5 Pa, and the substrate heater temperature was 60 ° C. In the obtained aluminum suboxide (AlOx) layer, x (element composition ratio O / Al) was 1.2.

(第2層:無機層)
高周波プラズマアシスト蒸着法により、第2層の無機層として酸化アルミニウム層を形成した。真空槽内に、アルゴンガス30sccm(30×1.69×10−3Pa・m/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガス(純度3N:99.9%)を20sccm(20×1.69×10−3Pa・m/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるアルミニウム(純度3N:99.9%)を270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 60mA)により蒸着速度50nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化アルミニウム層を厚み300nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
(Second layer: Inorganic layer)
An aluminum oxide layer was formed as the second inorganic layer by high-frequency plasma-assisted vapor deposition. Argon gas 30 sccm (30 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) was introduced into the vacuum chamber, and oxygen gas (purity 3N: 99.9%) was used as a reaction gas at 20 sccm (20 × 1). .69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec), and in this state, aluminum (purity 3N: 99.9%) as an evaporation material is deflected by 270 degrees (acceleration voltage 6 kV, The aluminum oxide layer was evaporated to a thickness of 300 nm on the substrate by evaporating with an applied current of 60 mA) so that the deposition rate was 50 nm / min. At this time, the system internal pressure was 0.05 Pa, and the substrate heater temperature was 60 ° C.

[実施例2]
第1層の亜酸化物無機層の形成において、ターゲットとしてシリコン(純度3N)を用いて亜酸化ケイ素(SiOx)層を形成し、第2層の無機層の形成において、蒸着材料としてシリコン(純度3N)を用いて酸化ケイ素層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた亜酸化ケイ素(SiOx)層において、x(元素組成比O/Si)は1.5であった。
[Example 2]
In the formation of the first suboxide inorganic layer, a silicon suboxide (SiOx) layer is formed using silicon (purity 3N) as a target, and in the formation of the second inorganic layer, silicon (purity) A transparent gas barrier film of this example was obtained in the same manner as in Example 1 except that the silicon oxide layer was formed using 3N). In the obtained silicon suboxide (SiOx) layer, x (element composition ratio O / Si) was 1.5.

[実施例3]
第2層の上に、高周波プラズマアシスト蒸着法により、第3層の無機層として酸化窒化アルミニウム層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。真空槽内に、アルゴンガス30sccm(30×1.69×10−3Pa・m/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガス(純度3N:99.9%)および窒素ガス(純度4N:99.99%)を、それぞれ、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m/秒)および10sccm(10×1.69×10−3Pa・m/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるアルミニウム(純度3N:99.9%)を270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 60mA)により蒸着速度50nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化窒化アルミニウム層を厚み50nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
[Example 3]
A transparent gas barrier film of this example was obtained in the same manner as in Example 1 except that an aluminum oxynitride layer was formed as the third inorganic layer on the second layer by high-frequency plasma-assisted vapor deposition. Argon gas 30 sccm (30 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) was introduced into the vacuum chamber, and oxygen gas (purity 3N: 99.9%) and nitrogen gas (purity 4N) were used as reaction gases. : 99.99%) at a flow rate of 20 sccm (20 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) and 10 sccm (10 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec), respectively. In this state, the evaporation material aluminum (purity 3N: 99.9%) is evaporated to an evaporation rate of 50 nm / min by an electron beam (acceleration voltage 6 kV, applied current 60 mA) deflected 270 degrees. Then, an aluminum oxynitride layer was deposited on the substrate to a thickness of 50 nm. At this time, the system internal pressure was 0.05 Pa, and the substrate heater temperature was 60 ° C.

[実施例4]
第2層の上に、高周波プラズマアシスト蒸着法により、第3層の無機層として酸化窒化ケイ素層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。真空槽内に、アルゴンガス20sccm(20×1.69×10−3Pa・m/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガスおよび窒素ガスを、それぞれ、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m/秒)および10sccm(10×1.69×10−3Pa・m/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるシリコンを270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 100mA)により蒸着速度30nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化窒化ケイ素層を厚み50nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
[Example 4]
A transparent gas barrier film of this example was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silicon oxynitride layer was formed as an inorganic layer of the third layer on the second layer by high-frequency plasma assisted vapor deposition. Argon gas 20 sccm (20 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) was introduced into the vacuum chamber, and oxygen gas and nitrogen gas were respectively 20 sccm (20 × 1.69 ×) as reaction gases. 10 −3 Pa · m 3 / sec) and 10 sccm (10 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) were introduced, and in this state, silicon as the deposition material was deflected by 270 degrees. Evaporation was performed with an electron beam (acceleration voltage 6 kV, applied current 100 mA) to a deposition rate of 30 nm / min, and a silicon oxynitride layer was deposited on the substrate to a thickness of 50 nm. At this time, the system internal pressure was 0.05 Pa, and the substrate heater temperature was 60 ° C.

[比較例1]
前記PETフィルム上に、実施例1における第2層(酸化アルミニウム層)のみを形成し、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 1]
Only the 2nd layer (aluminum oxide layer) in Example 1 was formed on the said PET film, and the transparent gas barrier film of this comparative example was obtained.

[比較例2]
前記PETフィルム上に、実施例2における第2層(酸化ケイ素層)のみを形成し、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 2]
Only the 2nd layer (silicon oxide layer) in Example 2 was formed on the said PET film, and the transparent gas barrier film of this comparative example was obtained.

[比較例3]
第1層の形成において、酸素ガスを30sccm(30×1.69×10−3Pa・m/秒)導入した他は、実施例3と同様にして、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた酸化アルミニウム(AlOx)層において、x(元素組成比O/Al)は1.5であった。
[Comparative Example 3]
A transparent gas barrier film of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 3 except that oxygen gas was introduced at 30 sccm (30 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) in the formation of the first layer. It was. In the obtained aluminum oxide (AlOx) layer, x (element composition ratio O / Al) was 1.5.

[比較例4]
第1層の形成において、酸素ガスを30sccm(30×1.69×10−3Pa・m/秒)導入した他は、実施例4と同様にして、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた酸化ケイ素(SiOx)層において、x(元素組成比O/Si)は2.0であった。
[Comparative Example 4]
A transparent gas barrier film of this comparative example was obtained in the same manner as in Example 4 except that oxygen gas was introduced at 30 sccm (30 × 1.69 × 10 −3 Pa · m 3 / sec) in the formation of the first layer. It was. In the obtained silicon oxide (SiOx) layer, x (element composition ratio O / Si) was 2.0.

実施例1〜4および比較例1〜4で得られた透明ガスバリアフィルムについて、水蒸気透過速度(WVTR)および光線透過率を測定した。測定結果を表1に示す。   About the transparent gas barrier film obtained in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4, the water vapor transmission rate (WVTR) and the light transmittance were measured. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2012206380
Figure 2012206380

前記表1に示すとおり、実施例で得られた透明ガスバリアフィルムは、水蒸気透過速度が0.05g・m−2・day−1を下回る良好なガスバリア性を有しており、好適な特性を有する透明ガスバリアフィルムが得られていることがわかる。一方、第1層の亜酸化物無機層を形成していない比較例1、2では、水蒸気透過速度が0.1g・m−2・day−1と大きく、ガスバリア性に劣っていることがわかる。また、実施例3および4における第1層の亜酸化物無機層に替えて、化学両論組成の酸化物である第1層を形成した比較例3および4では、水蒸気透過速度が0.08g・m−2・day−1以上と、透明ガスバリア層が2層である実施例1および2に比べても、ガスバリア性に劣っていることがわかる。 As shown in Table 1 above, the transparent gas barrier films obtained in the examples have favorable gas barrier properties in which the water vapor transmission rate is lower than 0.05 g · m −2 · day −1 and have suitable characteristics. It turns out that the transparent gas barrier film is obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the first suboxide inorganic layer is not formed, the water vapor transmission rate is as high as 0.1 g · m −2 · day −1 , indicating that the gas barrier property is poor. . In addition, in Comparative Examples 3 and 4 in which the first layer which is an oxide having a stoichiometric composition was used instead of the first suboxide inorganic layer in Examples 3 and 4, the water vapor transmission rate was 0.08 g · It turns out that it is inferior to gas barrier property also compared with Example 1 and 2 which are m- 2 * day- 1 or more and two transparent gas barrier layers.

本発明の透明ガスバリアフィルムは、樹脂基板を使用し、少ない積層数の透明ガスバリア層であってもガスバリア性に優れている。本発明の透明ガスバリアフィルムは、例えば有機EL表示装置、フィールドエミッション表示装置ないし液晶表示装置等の各種の表示装置(ディスプレイ)、太陽電池、薄膜電池、電気二重層コンデンサ等の各種の電気素子・電気素子の基板ないし封止材料等として使用することができ、その用途は限定されず、前述の用途に加えあらゆる分野で使用することができる。   The transparent gas barrier film of the present invention uses a resin substrate and is excellent in gas barrier properties even if it is a transparent gas barrier layer having a small number of layers. The transparent gas barrier film of the present invention is, for example, various display devices (displays) such as an organic EL display device, a field emission display device or a liquid crystal display device, various electric elements / electrical devices such as a solar cell, a thin film battery, and an electric double layer capacitor. It can be used as a substrate or a sealing material of an element, and its use is not limited, and can be used in all fields in addition to the above-mentioned use.

10、30 製造装置
11、31 真空槽
12、32 透明樹脂フィルム
13a 巻出ロール
13b 巻取ロール
14a、14b 補助ロール
15 キャンロール
16 カソード
17 ターゲット
18 スパッタリング用ガス供給手段
19 反応ガス供給手段
20 真空ポンプ
21 スパッタリング用ガスボンベ
22 反応ガス用ガスボンベ(酸素含有ガス)
23 反応ガス用ガスボンベ(窒素含有ガス)
33 基板加熱ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 Manufacturing apparatus 11, 31 Vacuum tank 12, 32 Transparent resin film 13a Unwinding roll 13b Winding roll 14a, 14b Auxiliary roll 15 Can roll 16 Cathode 17 Target 18 Sputtering gas supply means 19 Reactive gas supply means 20 Vacuum pump 21 Gas cylinder for sputtering 22 Gas cylinder for reaction gas (oxygen-containing gas)
23 Gas cylinder for reaction gas (nitrogen-containing gas)
33 Substrate heater

Claims (11)

樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層が形成された透明ガスバリアフィルムであって、
前記透明ガスバリア層が、亜酸化物無機層と無機層とを含む積層体であり、
前記樹脂基板上に、前記亜酸化物無機層と前記無機層とがこの順に積層されており、
前記亜酸化物無機層が、スパッタリング法により形成される層であり、
前記無機層が、蒸着法により形成され、かつ、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層であることを特徴とする透明ガスバリアフィルム。
A transparent gas barrier film in which a transparent gas barrier layer having gas barrier properties is formed on a resin substrate,
The transparent gas barrier layer is a laminate including a suboxide inorganic layer and an inorganic layer,
On the resin substrate, the suboxide inorganic layer and the inorganic layer are laminated in this order,
The suboxide inorganic layer is a layer formed by a sputtering method,
The transparent gas barrier film, wherein the inorganic layer is a layer formed by a vapor deposition method and comprising at least one of a metal and a metalloid and at least one selected from oxygen, nitrogen and carbon.
前記無機層が、複数の層が積層された積層体であることを特徴とする、請求項1記載の透明ガスバリアフィルム。 The transparent gas barrier film according to claim 1, wherein the inorganic layer is a laminate in which a plurality of layers are laminated. 前記亜酸化物無機層が、亜酸化ケイ素または亜酸化アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項1または2記載の透明ガスバリアフィルム。 The transparent gas barrier film according to claim 1, wherein the suboxide inorganic layer contains silicon oxide or aluminum oxide. 前記無機層が、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の透明ガスバリアフィルム。 The transparent gas barrier film according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic layer contains at least one of aluminum and silicon. 樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層を形成する透明ガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記樹脂基板上に、スパッタリング法により、亜酸化物無機層を形成する亜酸化物無機層形成工程と、
蒸着法により、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む無機層を、前記亜酸化物無機層の上に形成する無機層形成工程と
を含むことを特徴とする透明ガスバリアフィルムの製造方法。
A method for producing a transparent gas barrier film for forming a transparent gas barrier layer having gas barrier properties on a resin substrate,
A suboxide inorganic layer forming step for forming a suboxide inorganic layer on the resin substrate by a sputtering method;
Including an inorganic layer forming step of forming, on the suboxide inorganic layer, an inorganic layer containing at least one of metal and metalloid and at least one selected from oxygen, nitrogen, and carbon by a vapor deposition method. A method for producing a transparent gas barrier film characterized by the above.
前記無機層形成工程が、複数層の無機層を形成する工程であることを特徴とする、請求項5記載の透明ガスバリアフィルムの製造方法。 The method for producing a transparent gas barrier film according to claim 5, wherein the inorganic layer forming step is a step of forming a plurality of inorganic layers. 請求項5または6記載の透明ガスバリアフィルムの製造方法によって製造されたことを特徴とする透明ガスバリアフィルム。 A transparent gas barrier film produced by the method for producing a transparent gas barrier film according to claim 5. 基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記基板が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムであ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。 The organic electroluminescent element which has the laminated body in which the anode layer, the organic light emitting layer, and the cathode layer were provided in this order on the board | substrate, Comprising: The said board | substrate is any one of Claims 1-4, or Claim. 7. An organic electroluminescence device, which is the transparent gas barrier film according to 7. 基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
さらに、背面封止部材を有し、
前記積層体の少なくとも一部が前記背面封止部材で被覆されており、
前記基板および前記背面封止部材の少なくとも一方が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムであ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 having a laminate in which an anode layer, an organic light emitting layer and a cathode layer are provided in this order on a substrate,
Furthermore, it has a back sealing member,
At least a part of the laminate is covered with the back sealing member,
At least one of the said board | substrate and the said back surface sealing member is the transparent gas barrier film of any one of Claim 1 to 4, or Claim 7, The organic electroluminescent element characterized by the above-mentioned.
太陽電池セルを含む太陽電池であって、前記太陽電池セルが、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする太陽電池。 It is a solar cell containing a photovoltaic cell, Comprising: The said photovoltaic cell is coat | covered with the transparent gas barrier film as described in any one of Claim 1-4, or the solar cell characterized by the above-mentioned. 集電層、陽極層、固体電解質層、陰極層および集電層が、この順序で設けられた積層体を有する薄膜電池であって、前記積層体が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする薄膜電池。
5. A thin film battery having a laminate in which a current collecting layer, an anode layer, a solid electrolyte layer, a cathode layer, and a current collecting layer are provided in this order, wherein the laminate is any one of claims 1 to 4. Alternatively, a thin film battery which is covered with the transparent gas barrier film according to claim 7.
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