JP2015160404A - Gas barrier film and production method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリア性を高めたガスバリアフィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a gas barrier film with improved gas barrier properties and a method for producing the same.
酸素や水蒸気等に対するバリア性を備えたガスバリアフィルムとして、基材フィルム上に、金属膜や無機酸化物膜をガスバリア膜として設けたものが提案されている。こうしたガスバリアフィルムは、食品や医薬品等の包装材料として、また電子部品や表示素子の保護材料として、また太陽電池バックカバーシート材料として、その需要が大いに期待されている。 As a gas barrier film having a barrier property against oxygen, water vapor, or the like, a film in which a metal film or an inorganic oxide film is provided as a gas barrier film on a base film has been proposed. Such gas barrier films are highly expected to be used as packaging materials for foods and pharmaceuticals, as protective materials for electronic parts and display elements, and as solar cell back cover sheet materials.
ガスバリアフィルムには、より高いガスバリア性が要求されており、従来から種々の提案がされている。例えば特許文献１には、従来のアルミナ蒸着フィルムやシリカ蒸着フィルムのガスバリア性を上回る高度なガスバリアフィルムとして、基材フィルム上に、必要に応じてプライマー層を介し、金属酸化物の薄膜層とガスバリア性樹脂（ポリシラザン）からなるオーバーコート層とからなる超高ガスバリア性層を積層した複合フィルムが提案されている。この複合フィルムでは、オーバーコート層が薄膜層の微細孔を充填するガスバリア性樹脂で構成されており、そのオーバーコート層の作用によって高度なガスバリア性を示しているとされている。また、特許文献２にも、従来品に比べ、より高いガスバリア性を有するガスバリアフィルムが提案されている。このガスバリアフィルムでは、前記同様のオーバーコート層として、シランカップリング剤及びそのシランカップリング剤と反応する官能基を有する架橋剤化合物を原料とする組成物を塗布形成することにより、高いガスバリア性を得ることができるとしている。
Gas barrier films are required to have higher gas barrier properties, and various proposals have been made heretofore. For example, in
また、特許文献３には、高いガスバリア性と透明性を有するガスバリアフィルムが提案されている。このガスバリアフィルムでは、無機化合物からなるガスバリア層と、有機化合物からなる層とを交互に積層することにより、高いガスバリア性を得ることができるとしている。 Patent Document 3 proposes a gas barrier film having high gas barrier properties and transparency. In this gas barrier film, high gas barrier properties can be obtained by alternately laminating a gas barrier layer made of an inorganic compound and a layer made of an organic compound.
特許文献１で提案されたガスバリアフィルムは、オーバーコート層を形成するガスバリア性樹脂であるポリシラザンが薄膜層の微細孔を充填してガスバリア性を高めるとしているが、水蒸気透過率（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−２レベルまでしか得られていない。また、特許文献２で提案されたガスバリアフィルムは、薄膜層の表面の密度の低い部分に、シランカップリング剤を原料とする組成物が浸透して、ガスバリア性を低下させている欠陥部分を補うため、ガスバリア性が向上すると考えられているが、水蒸気透過率（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−２レベルまでしか得られていない。これら特許文献１，２では、樹脂が微細孔を充填したり、組成物が浸透して欠陥部分を補うとしているが、いずれも表面を被覆しただけで内部まで十分に入り込んでおらず、内部に空隙等が残っており、十分に高いガスバリア性が得られていない。また、特許文献３で提案されたガスバリアフィルムは、特許文献１，２のような微細孔を充填しようとするものではなく、無機化合物層と有機化合物層とを交互に積層することによって水蒸気透過率（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−３レベルの高いガスバリア性を得ているが、製造コストが著しく嵩むという問題がある。
In the gas barrier film proposed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高いガスバリア性を有した低コストのガスバリアフィルム及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a low-cost gas barrier film having high gas barrier properties and a method for producing the same.
（１）上記課題を解決するための本発明に係るガスバリアフィルムは、基材と、該基材上に設けられたガスバリア膜と、該ガスバリア膜上に設けられた補修膜とを少なくとも有し、前記補修膜は、前記ガスバリア膜が有する平均直径０．１μｍ以上の欠陥を充填するとともに前記ガスバリア膜を被覆して前記ガスバリア膜を補修していることを特徴とする。 (1) A gas barrier film according to the present invention for solving the above problems has at least a base material, a gas barrier film provided on the base material, and a repair film provided on the gas barrier film, The repair film is characterized in that the gas barrier film is filled with defects having an average diameter of 0.1 μm or more and the gas barrier film is covered to repair the gas barrier film.
本発明に係るガスバリアフィルムにおいて、（ア）前記ガスバリア膜が有する欠陥が、水蒸気が透過する孔又は水蒸気が透過する部分である、（イ）前記ガスバリア膜が、無機化合物膜又は有機化合物膜であり、前記補修膜が、前記ガスバリア膜の構成材料と同じ又は同種のもので形成されている、（ウ）前記ガスバリア膜は、物理的気相析出法によって前記欠陥を生じ易い条件で形成され、前記補修膜は、同じ物理的気相析出法によって前記欠陥を埋めることができる条件で形成される、の（ア）〜（ウ）のいずれかであるように構成することができる。 In the gas barrier film according to the present invention, (a) the defect of the gas barrier film is a hole through which water vapor permeates or a portion through which water vapor permeates, (b) the gas barrier film is an inorganic compound film or an organic compound film. The repair film is formed of the same or the same material as the constituent material of the gas barrier film, (c) the gas barrier film is formed under a condition that the defect is likely to occur by a physical vapor deposition method, The repair film can be configured to be any one of (a) to (c), which is formed on the condition that the defect can be filled by the same physical vapor deposition method.
（２）上記課題を解決するための本発明に係るガスバリアフィルムの製造方法は、基材上にガスバリア膜を形成するガスバリア膜形成工程と、前記ガスバリア膜上に補修膜を形成する補修膜形性工程とを少なくとも有し、前記補修膜形成工程において、前記補修膜は、前記ガスバリア膜が有する平均直径０．１μｍ以上の欠陥を充填するとともに前記ガスバリア膜を被覆して補修することを特徴とする。 (2) A gas barrier film manufacturing method according to the present invention for solving the above problems includes a gas barrier film forming step of forming a gas barrier film on a substrate, and a repair film formability of forming a repair film on the gas barrier film. And in the repair film forming step, the repair film fills the gas barrier film with defects having an average diameter of 0.1 μm or more and covers the gas barrier film for repair. .
本発明に係るガスバリアフィルムの製造方法は、（ａ）前記ガスバリア膜形成工程において、前記ガスバリア膜の成膜条件が、水蒸気を透過する孔又は水蒸気を透過する部分からなる欠陥を形成する条件である、（ｂ）前記ガスバリア膜形成工程と前記補修膜形成工程との間に、前記ガスバリア膜が有する平均直径で０．１μｍ未満の欠陥を、平均直径で０．１μｍ以上の前記欠陥に拡大するための欠陥拡大工程を有する、（ｃ）前記欠陥拡大工程が、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、超音波処理、湿式処理、及びエッチング処理から選ばれる１又は２以上の処理である、（ｄ）前記ガスバリア膜形成工程において、前記ガスバリア膜を、物理的気相析出法によって前記欠陥を生じ易い条件で形成し、前記補修膜形成工程において、前記補修膜を、前記ガスバリア膜と同じ物理的気相析出法によって前記欠陥を埋めることができる条件で形成する、の（ａ）〜（ｄ）のいずれかであるように構成することができる。 In the method for producing a gas barrier film according to the present invention, (a) in the gas barrier film forming step, the gas barrier film forming conditions are conditions for forming a defect including a hole that transmits water vapor or a portion that transmits water vapor. (B) To enlarge defects having an average diameter of less than 0.1 μm that the gas barrier film has between the defects having an average diameter of 0.1 μm or more between the gas barrier film forming step and the repair film forming step. (C) The defect enlargement step is one or more treatments selected from plasma treatment, corona treatment, ultraviolet irradiation treatment, ultrasonic treatment, wet treatment, and etching treatment. ) In the gas barrier film forming step, the gas barrier film is formed under a condition that the defect is likely to occur by physical vapor deposition, and in the repair film forming step, The repair film can be configured to be any one of (a) to (d) in which the defect can be filled by the same physical vapor deposition method as the gas barrier film. .
本発明によれば、高いガスバリア性を有した低コストのガスバリアフィルム及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a low-cost gas barrier film having a high gas barrier property and a method for producing the same can be provided.
本発明に係るガスバリアフィルム及びその製造方法について詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 The gas barrier film according to the present invention and the production method thereof will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
［ガスバリアフィルム］
本発明に係るガスバリアフィルム１０は、図１〜図４に示すように、基材１と、基材１上に設けられたガスバリア膜２と、ガスバリア膜２上に設けられた補修膜３とを少なくとも有している。そして、その補修膜３は、ガスバリア膜２が有する平均直径（Ｄ２）０．１μｍ以上の欠陥６を充填するとともにガスバリア膜２を被覆してガスバリア膜２を補修していることに特徴がある。
[Gas barrier film]
As shown in FIGS. 1 to 4, the
このガスバリアフィルム１０では、ガスバリア膜２上に設けられた補修膜３は、ガスバリア膜２が有する前記平均直径Ｄ２の欠陥６を充填し、さらにガスバリア膜２を被覆してガスバリア膜２を補修するので、欠陥６を通過しやすい水蒸気の透過や拡散を抑えることができ、水蒸気透過性を抑制することができる。その結果、簡単な手段でガスバリア性を高めたガスバリアフィルム１０を提供することができる。
In this
本発明者は、ガスバリア膜２が有する欠陥６，６’とガスバリア性との関係を検討している過程で、その欠陥６の大きさを平均直径Ｄ２で０．１μｍ以上にしたとき、そのガスバリア膜２上にその欠陥６を埋めることを目的とした補修膜３を形成したときに、はじめてガスバリア性が顕著に高まることを見つけた。この知見は、従来のように、樹脂が微細孔を充填したり、組成物が浸透して欠陥部分を補うことを意図した手段では、いずれも表面を被覆しただけで内部まで十分に入り込んでおらず、内部に空隙等が残っており、十分に高いガスバリア性が得られていないことを突き止めた。そして、この知見を基に、従来の考えとは逆の発想、すなわち、ガスバリア膜２の欠陥６があえて大きくなるように形成したり、ガスバリア膜２を成膜した後の別工程で、欠陥６’を意図的に拡大する工程を付加し、大きい欠陥６を設けた上でその欠陥６を補修することが効果的であることを見つけ、本発明を完成させた。なお、「欠陥」とは、孔であっても部分であってもよく、いずれも水蒸気が透過しやすい孔又は部位のことであり、以下では水蒸気透過孔又は水蒸気透過部分という。
In the course of studying the relationship between the
以下、ガスバリアフィルムの構成要素について詳しく説明する。 Hereinafter, the components of the gas barrier film will be described in detail.
（基材）
基材１は、ガスバリア膜２を成膜することができる樹脂シート又は樹脂フィルムであれば特に制限はない。基材１の構成材料としては、例えば、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン（ＡＰＯ）系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、シクロポリオレフィン（ＣＯＰ）樹脂、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロ−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体（ＥＰＡ）等を挙げることができる。
(Base material)
The
また、上記の樹脂材料以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物よりなる樹脂組成物、上記アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メタクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解した樹脂組成物等の光硬化性樹脂、及びこれらの混合物等を用いることもできる。さらに、これらの樹脂の１種又は２種以上をラミネート、コーティング等の手段により積層させたものを基材１として用いることもできる。また、樹脂シート又は樹脂フィルム以外でも、ガラスやシリコンウエハを基材１として用いることもできる。
In addition to the above resin materials, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition comprising the above acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate In addition, a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyether acrylate or methacrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof can also be used. Furthermore, what laminated | stacked 1 type, or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, can also be used as the
基材１の厚さは、３μｍ以上、５００μｍ以下、好ましくは１２μｍ以上、３００μｍ以下である。この範囲内の厚さの基材１は、フレキシブルであるとともに、ロール状に巻き取ることもできる点でロールトゥロールの製造工程で用いることができるので好ましい。
The thickness of the
基材１は、長尺材であってもよいし枚葉材であってもよいが、長尺の基材１を好ましく用いることができる。長尺の基材１の長手方向の長さは特に限定されないが、例えば１０ｍ以上の長尺フィルムが好ましく用いられる。なお、長さの上限は限定されず、例えば１０ｋｍ程度のものであってもよい。
The
基材１には、種々の性能確保のために添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては従来公知のものを適宜用いることができ、例えば、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、塩素捕獲剤等を挙げることができる。なお、基材１を、透明性が必要とされるＯＬＥＤ等の発光素子の基板として用いる場合には、基材１は無色透明であることが好ましい。より具体的には、例えば４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下の範囲内での基材１の平均光透過度が８０％以上の透明性を有するように構成することが好ましい。こうした光透過度は基材１の材質と厚さに影響されるので両者を考慮して構成される。
The
基材１の表面は、必要に応じて、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、加熱処理、薬品処理、及び易接着処理等の表面処理を行ってもよい。こうした表面処理の具体的な方法は従来公知のものを適宜用いることができる。また、ガスバリア膜２を形成しない側の面には、他の機能膜を設けてもよい。機能膜の例としては、マット剤膜、保護膜、帯電防止膜、平滑化膜、密着改良膜、遮光膜、反射防止膜、ハードコート膜、応力緩和膜、防曇膜、防汚膜、被印刷膜、及び易接着膜等が挙げられる。
The surface of the
（平坦化膜）
平坦化膜５は、図２（Ｂ）に示すように、任意に設けることができる膜である。この平坦化膜５は、基材１の表面が有する凹凸、突起、傷等を小さくして平坦面にすることができるので、基材１の表面に影響されないガスバリア膜２を形成できる点で有利である。なお、本発明においては、この平坦化膜５を設けず、基材１の表面の影響によってガスバリア膜２に大きな欠陥６が発生してもよく、後に成膜する補修膜３でその欠陥６を補修することができるので、平坦化膜５は必ずしも必要ではない。
(Flattening film)
The planarization film 5 is a film that can be arbitrarily provided as shown in FIG. This flattening film 5 is advantageous in that the
平坦化膜５としては、従来公知のものを適宜用いればよく、その材料としては、例えば、ゾルゲル材料、電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、及びフォトレジスト材料等を挙げることができる。こうした有機材料で形成した平坦化膜５は、応力緩和機能も兼ね備えることから好ましい。より具体的な材料としては、アクリレートを含む高分子化合物が汎用的なものとして挙げられるが、他には、スチレン、フェノール、エポキシ、ニトリル、アクリル、アミン、エチレンイミン、エステル、シリコーン、カルドポリマー、アルキルチタネート化合物、イオン高分子錯体等、光硬化又は熱硬化性のもの、高分子化合物と金属アルコキシドの加水分解生成物の混合物等を含む、高分子化合物が適宜使用される。 As the planarizing film 5, a conventionally known material may be appropriately used. Examples of the material include a sol-gel material, an ionizing radiation curable resin, a thermosetting resin, and a photoresist material. The planarizing film 5 formed of such an organic material is preferable because it also has a stress relaxation function. More specific materials include polymer compounds containing acrylates, but other materials include styrene, phenol, epoxy, nitrile, acrylic, amine, ethyleneimine, ester, silicone, cardopolymer, Polymer compounds including photo-curing or thermosetting compounds such as alkyl titanate compounds and ionic polymer complexes, and mixtures of hydrolysis products of polymer compounds and metal alkoxides are appropriately used.
特にガスバリア機能を保持させつつ膜の形成を容易にする観点からは、電離放射線硬化型樹脂を用いることが好ましい。より具体的には、アクリレート基やエポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマー、及び／又は単量体を適宜混合した電離放射線硬化型樹脂；その電離放射線硬化型樹脂に必要に応じてウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、ブチラール系、ビニル系等の熱可塑性樹脂を混合して液状とした液状組成物のような、分子中に重合性不飽和結合を有し、紫外線（ＵＶ）や電子線（ＥＢ）を照射することにより、架橋重合反応を起こして３次元の高分子構造に変化する樹脂；を好ましく用いることができる。 In particular, from the viewpoint of facilitating film formation while maintaining the gas barrier function, it is preferable to use an ionizing radiation curable resin. More specifically, an ionizing radiation curable resin in which reactive prepolymers, oligomers, and / or monomers having an acrylate group or an epoxy group are appropriately mixed; urethane ion as necessary for the ionizing radiation curable resin It has a polymerizable unsaturated bond in the molecule, such as a liquid composition made by mixing a thermoplastic resin such as polyester, acrylic, butyral, or vinyl, and has ultraviolet (UV) or electron beam. By irradiating (EB), a resin that undergoes a crosslinking polymerization reaction and changes to a three-dimensional polymer structure can be preferably used.
平坦化膜５は、こうした樹脂を、例えば、ロールコート法、ミヤバーコート法、及びグラビアコート法等の従来公知の塗布方法で塗布、乾燥、硬化させることにより形成することができる。また、平坦化膜５の形成材料として、ガスバリア膜２との良好な密着性を確保する観点からは、ガスバリア膜２と同じ材料系の塗膜を形成できるゾルゲル法を用いたゾルゲル材料を用いることも好ましい。ゾルゲル法とは、有機官能基と加水分解基を有するシランカップリング剤と、このシランカップリング剤が有する有機官能基と反応する有機官能基を有する架橋性化合物とを少なくとも原料として構成された塗料組成物の塗工方法、及び塗膜のことをいう。有機官能基と加水分解基を有するシランカップリング剤としては、従来公知のものを適宜用いることができる。また、平坦化膜５の材料として、耐熱性の観点からは、従来公知のカルドポリマーを用いることも好ましい。なお、平坦化膜５の厚さは、０．０５μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上、また、１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。
The planarizing film 5 can be formed by applying, drying, and curing such a resin by a conventionally known coating method such as a roll coating method, a Miya bar coating method, and a gravure coating method. Further, as a material for forming the planarizing film 5, a sol-gel material using a sol-gel method capable of forming a coating film of the same material system as the
（ガスバリア膜）
ガスバリア膜２は、図１〜図４に示すように、基材１上、又は平坦化膜５上に形成されている。ガスバリア膜２は、無機化合物膜であってもよいし、有機化合物膜であってもよいが、無機化合物膜が好ましい。
(Gas barrier film)
As shown in FIGS. 1 to 4, the
無機化合物膜の構成材料としては、通常、無機酸化物（ＭＯｘ）、無機窒化物（ＭＮｙ）、無機炭化物（ＭＣｚ）、無機酸化炭化物（ＭＯｘＣｚ）、無機窒化炭化物（ＭＮｙＣｚ）、無機酸化窒化物（ＭＯｘＮｙ）、及び無機酸化窒化炭化物（ＭＯｘＮｙＣｚ）から選ばれるいずれかの材料を挙げることができる。Ｍとしては、珪素、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、カルシウム、ジルコニウム、チタン、ホウ素、ハフニウム、バリウム等の金属元素を挙げることができる。Ｍは単体でもよいし２種以上の元素であってもよい。各無機化合物は、具体的には、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウム等の酸化物；窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化マグネシウム等の窒化物；炭化珪素等の炭化物；硫化物；等を挙げることができる。また、これらの無機化合物から選ばれた２種以上の複合体（酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、酸化窒化炭化物）であってもよい。また、ＳｉＯＺｎのように金属元素を２種以上含む複合体（酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、酸化窒化炭化物も含む）であってもよい。 As a constituent material of the inorganic compound film, usually, an inorganic oxide (MO x ), an inorganic nitride (MN y ), an inorganic carbide (MC z ), an inorganic oxide carbide (MO x C z ), an inorganic nitride carbide (MN y) Any material selected from C z ), inorganic oxynitride (MO x N y ), and inorganic oxynitride carbide (MO x N y C z ) can be given. Examples of M include metal elements such as silicon, zinc, aluminum, magnesium, indium, calcium, zirconium, titanium, boron, hafnium, and barium. M may be a simple substance or two or more elements. Specifically, each inorganic compound includes oxides such as silicon oxide, zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, indium oxide, calcium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, boron oxide, hafnium oxide, and barium oxide; silicon nitride, Examples thereof include nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and magnesium nitride; carbides such as silicon carbide; sulfides; Further, it may be a composite of two or more selected from these inorganic compounds (oxynitride, oxycarbide, nitrided carbide, oxynitride carbide). Further, it may be a composite (including oxynitride, oxycarbide, nitride carbide, and oxynitride carbide) containing two or more metal elements such as SiOZn.
好ましいＭとしては、珪素、アルミニウム、チタン等の金属元素を挙げることができる。特にＭが珪素の酸化珪素からなるガスバリア膜２は、透明で高いガスバリア性を発揮し、また、窒化珪素からなるガスバリア膜２はさらに高いガスバリア性を発揮する。特に酸化珪素と窒化珪素の複合体（無機酸化窒化物（ＭＯｘＮｙ））であることが好ましく、酸化珪素の含有量が多いと透明性が向上し、窒化珪素の含有量が多いとガスバリア性が向上する。また、Ｍが珪素と亜鉛のＳｉＯＺｎやＭが珪素と錫のＳｉＯＳｎからなるガスバリア膜２は、透明で高いガスバリア性を発揮する。
Preferred examples of M include metal elements such as silicon, aluminum, and titanium. In particular, the
無機化合物膜は、イオンプレーティング法、ＤＣスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の方法で成膜できる。無機化合物で形成されたガスバリア膜２の厚さは、５ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の範囲内である。この範囲とすれば、ガスバリア性、フレキシビリティを確保しつつ、色味の調整もしやすくなり、生産性も確保しやすいという利点がある。
The inorganic compound film can be formed by a method such as an ion plating method, a DC sputtering method, a magnetron sputtering method, or a plasma CVD method. The thickness of the
有機化合物膜の構成材料としては、無機粒子含有ポリマー、鱗片状粒子含有ポリマー、ナノ粒子混合ポリマー、マイクロ粒子混合ポリマー、吸湿材料混合ポリマー、高緻密性架橋ポリマー等を挙げることができる。ベースポリマーとしては、アクリレートを含む高分子化合物や、スチレン、フェノール、エポキシ、ニトリル、アクリル、アミン、エチレンイミン、エステル、シリコーン、カルドポリマー、アルキルチタネート化合物、イオン高分子錯体等、光硬化又は熱硬化性のもの、高分子化合物と金属アルコキシドの加水分解生成物の混合物等を含む、高分子化合物を使用することができる。なかでも、吸湿材料混合ポリマーが好ましい。 Examples of the constituent material of the organic compound film include an inorganic particle-containing polymer, a scaly particle-containing polymer, a nanoparticle mixed polymer, a microparticle mixed polymer, a hygroscopic material mixed polymer, and a highly dense cross-linked polymer. Base polymers include polymer compounds including acrylate, styrene, phenol, epoxy, nitrile, acrylic, amine, ethyleneimine, ester, silicone, cardo polymer, alkyl titanate compound, ionic polymer complex, photocuring or thermosetting. A high molecular compound including a mixture of a hydrolytic product, a hydrolysis product of a high molecular compound and a metal alkoxide, or the like can be used. Of these, a hygroscopic material mixed polymer is preferable.
これらのポリマーにおいて、無機粒子、鱗片状粒子、ナノ粒子、マイクロ粒子、吸湿材料等は、ガスバリア性を発現するものとしてポリマー中に含まれる。無機粒子としては、平均粒径が０．００１μｍ〜５μｍ程度のシリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の粒子又は反応性粒子等を挙げることができ、鱗片状粒子としては、長径の平均長さが０．０１μｍ〜１μｍ程度で厚さが０．００１μｍ〜１μｍ程度の例えば雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、リン酸ジルコニウム、及び層状複水酸化物（ＬＤＨ）等を層分離（層間剥離、Ｅｘｆｏｌｉａｔｅ）することで得られる等のものを挙げることができ、ナノ粒子としては、平均粒径が０．５ｎｍ〜５００ｎｍ程度のサイズの金属粒子やセラミック粒子、ポリマー粒子等を挙げることができ、マイクロ粒子としては、平均粒径が０．５μｍ〜１０μｍ程度のサイズの金属粒子やセラミック粒子、ポリマー粒子等を挙げることができる。また、吸湿材料は、ポリアルキレンオキサイド、アクリレートナノ粒子及び有機金属錯体等の透明な吸湿性を有する材料等を挙げることができる。また、高緻密性架橋ポリマーについては、架橋性を高めたポリマーを挙げることができる。 In these polymers, inorganic particles, scaly particles, nanoparticles, microparticles, hygroscopic materials and the like are included in the polymer as those exhibiting gas barrier properties. Inorganic particles such as silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide, etc. or reactive particles having an average particle size of about 0.001 μm to 5 μm Examples of scaly particles include mica, vermiculite, montmorillonite, montmorillonite, iron montmorillonite, beidellite, saponite, hector, which have an average length of about 0.01 μm to 1 μm and a thickness of about 0.001 μm to 1 μm. Examples include nanoparticles obtained by separating layers of clay minerals such as light and stevensite, zirconium phosphate, and layered double hydroxides (LDH) (delamination, exfoliate). A metal having an average particle size of about 0.5 nm to 500 nm Children and ceramic particles, may be mentioned polymer particles, and examples of the microparticles can be an average particle diameter mentioned metal particles and ceramic particles size of about 0.5 ~ 10 m, the polymer particles. Moreover, examples of the hygroscopic material include transparent hygroscopic materials such as polyalkylene oxide, acrylate nanoparticles, and organometallic complexes. In addition, examples of highly dense cross-linked polymers include polymers with improved cross-linkability.
有機化合物膜は、塗布法、インクジェット法等の一般的な方法で成膜できる。有機化合物で形成されたガスバリア膜２の厚さは、０．２μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内である。この範囲は、ガスバリア性や透明性の点で好ましい。
The organic compound film can be formed by a general method such as a coating method or an inkjet method. The thickness of the
（欠陥及び欠陥の拡大）
ガスバリア膜２は、欠陥６，６’を有している。この欠陥６，６’の形態は、孔、窪み、傷、凹み、凹凸等の形態であってもよく、特に限定されない。本発明では、水蒸気が透過しやすい部分を「欠陥」と呼んでおり、便宜的に、水蒸気透過孔又は水蒸気透過部分ともいう。本発明においては、図３及び図４に示すように、欠陥６の大きさが平均直径Ｄ２で０．１μｍ以上であり、その欠陥６を有するガスバリア膜２上に、その欠陥６の内部まで充填して埋めるとともにガスバリア膜２を被覆することを目的とした補修膜３が設けられている。
(Defects and enlargement of defects)
The
こうした平均直径Ｄ２の欠陥６を有するガスバリア膜２は、その後に補修膜３を形成することにより、水蒸気透過率が（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−３レベルまで到達し、良好なガスバリア性を示すことができる。平均直径Ｄ２が０．１μｍ未満では、その後に補修膜３を形成した場合であっても、水蒸気透過率が（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−３レベルまで到達せず、１０−２レベルまでにしかならない。この理由は、補修膜３が欠陥６の中に入り込んで欠陥６を埋めることができず、欠陥６の奥の方に空間が残ってしまうためである。
The
平均直径Ｄ２の上限は、特に限定されないが、例えば１００μｍや５０μｍとすることができる。その上限は、欠陥６の密度に関係し、例えば平均直径が１００μｍ程度の欠陥であっても、それが全体の大部分を占める場合には、欠陥６を補修した部分は本来のガスバリア膜２の構成部分ではなく、補修膜３で構成された部分ということができる。その結果、そのような大きい欠陥を補修した部分は、補修膜３の透過係数がガスバリア性を支配することになるので、例えば１００μｍであってもそれが全体の大部分を占めるときは、例えば５０μｍを上限とすることが好ましい。また、欠陥の平均直径が１０００μｍ程度の大きさになると、その１０００μｍのエリアにおいては本来のガスバリア膜の材質ではないと同様にみなされ、十分なガスバリア性が得られない。したがって、微細な構造物に対してガスバリア性を与える場合には、局所的な欠陥を発生することになり、好ましくないことから、その上限を小さくし、例えば５０μｍ程度とすることができる。
Although the upper limit of average diameter D2 is not specifically limited, For example, it can be set to 100 micrometers or 50 micrometers. The upper limit is related to the density of the
欠陥６には、上記のように種々の形態が考えられる。本発明では、その大きさの特定を、平均直径Ｄ２で特定し、その平均直径（Ｄ２）を０．１μｍ以上としている。欠陥６の形状が円形である場合はよいが、欠陥６が円形でない場合、例えば欠陥６が平面視で細長い形状である場合は、長径と短径との和の半分の値で表すことができる。また、それ以外の形態の場合は、欠陥の断面積を円形に換算して平均直径（Ｄ２）を算出し、その値が０．１μｍ以上であるか否かで評価する。また、なお、欠陥の形態、平均直径の算出、平均直径に換算するための断面積の算出等は、光学顕微鏡、白色干渉顕微鏡、共焦点顕微鏡、電子顕微鏡等で得られた画像情報から得ることができる。
The
欠陥６は、ガスバリア膜２を成膜した時点で０．１μｍ以上の平均直径Ｄ２を持つものであってもよいし、ガスバリア膜２を成膜したときは平均直径Ｄ１が０．１μｍ未満の欠陥を、平均直径Ｄ２で０．１μｍ以上の欠陥に拡大する処理（欠陥拡大工程）を加えたものであってもよい。
The
ガスバリア膜２を成膜した時点で０．１μｍ以上の平均直径Ｄ２を持つようにするためには、例えばイオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の場合においては、例えばスパッタではアーキング、蒸着ではスプラッシュ、また、基材上に付着したゴミによるリフトオフ等が原因で大きい欠陥（孔、穴、傷等）が開く場合や、成膜速度を増すような条件を設定した場合や、搬送時の傷、剥離等を挙げることができる。これらの場合は、いずれも大きい欠陥が生じやすい。
In order to have an average diameter D2 of 0.1 μm or more when the
そうした成膜条件としては、例えば、イオンプレーティング法では、蒸着材料の状態、パワー密度、磁場等を調整する手段を挙げることができ、スパッタリング法では、スパッタ圧、ターゲット状態、パワー密度、磁場等を調整する手段を挙げることができ、プラズマＣＶＤ法等の場合においては、プラズマ状態、残渣処理状態、等を調整する手段を挙げることができる。これらは、いずれも成膜原料の供給を高めて成膜速度を上げる手段であり、効率的に製造できるという利点を有するが、反面、欠陥が多くて望ましくないと言われてもいる手段である。しかし、本発明においては、従来とは逆の発想から、大きい欠陥を持つことが高いガスバリア性を示すガスバリア膜２を形成するためには必要である。
Examples of such film formation conditions include, for example, means for adjusting the state of vapor deposition material, power density, magnetic field and the like in the ion plating method, and sputtering pressure, target state, power density, magnetic field and the like in the sputtering method. In the case of a plasma CVD method or the like, a means for adjusting a plasma state, a residue treatment state, or the like can be given. These are all means for increasing the supply of film-forming raw materials to increase the film-forming speed, and have the advantage that they can be manufactured efficiently, but on the other hand, they are means that are said to be undesirable due to many defects. . However, in the present invention, it is necessary to form a
ガスバリア膜２を成膜した時点では、欠陥が０．１μｍ以上の平均直径Ｄ２を持たずに０．１μｍ未満の平均直径Ｄ１の場合であっても、ガスバリア膜２を成膜した後に０．１μｍ以上の平均直径Ｄ２にする欠陥拡大処理（欠陥拡大工程）を行うことが好ましい。そうした処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、超音波処理、水や薬品等の湿式処理（浸漬処理ともいう。）、及び、酸やアルカル等によるエッチング処理から選ばれる１又は２以上の処理を挙げることが好ましい。
At the time when the
例えば、プラズマ処理では、電圧、処理ガス、放電方法（ダイレクトプラズマ・リアクティブイオンエッチング等）を調整して処理することにより欠陥６’を拡大することができ、コロナ処理では、パワーをコントロールして処理することにより欠陥６’を拡大することができ、紫外線照射処理では、照射密度や照射パワーをコントロールして処理することにより欠陥６’を拡大することができ、水や薬品等の湿式処理では、温度、濃度、時間、添加剤等を調整して処理することにより欠陥６’を拡大することができる。いずれの場合も、その処理に応じた手段をコントロールすることにより、欠陥の拡大の程度を調整することができる。 For example, in the plasma processing, the defect 6 'can be enlarged by adjusting the voltage, processing gas, and discharge method (direct plasma / reactive ion etching, etc.), and in the corona processing, the power is controlled. By processing, the defect 6 'can be enlarged. In the ultraviolet irradiation treatment, the defect 6' can be enlarged by controlling the irradiation density and irradiation power, and in wet processing such as water and chemicals. The defect 6 'can be enlarged by adjusting the temperature, concentration, time, additives and the like. In either case, the degree of defect enlargement can be adjusted by controlling the means according to the processing.
こうした欠陥６の密度（欠陥密度）は、観察領域を直径９０ｍｍとした場合、例えば直径２０μｍ以下の欠陥の数が１０万個以下、好ましくは１万個以下の範囲内である。この範囲内の欠陥密度を有することにより、補修が可能で、補修効果があり、かつガスバリア特性の劣化を抑えることが可能となる。例えば、欠陥数が５０万個を超えると、原形をとどめず、補修不可能となることがある。 The density of such defects 6 (defect density) is, for example, within the range of 100,000 or less, preferably 10,000 or less defects having a diameter of 20 μm or less when the observation region has a diameter of 90 mm. By having a defect density within this range, repair is possible, there is a repair effect, and deterioration of gas barrier characteristics can be suppressed. For example, if the number of defects exceeds 500,000, the original shape may not be maintained and repair may not be possible.
（補修膜）
補修膜３は、ガスバリア膜２上に設けられ、無機化合物膜であっても有機化合物膜であってもよい。補修膜３は、無機化合物膜及び有機化合物膜のいずれであっても、ガスバリア膜２に設けられた平均直径Ｄ２が０．１μｍ以上の欠陥６の内部に入り込んでその欠陥を埋めるとともに、ガスバリア膜２を覆うように被覆する。こうした内部への入り込みと被覆とによって、ガスバリア膜２のガスバリア性を水蒸気透過率（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）で１０−３レベルまで高めることができる。
(Repair membrane)
The repair film 3 is provided on the
補修膜３の構成材料としては、ガスバリア膜２の構成材料と同じ又は同種の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。例えば、ガスバリア膜２としてイオンプレーティング法で酸化ケイ素膜を成膜した場合、同じイオンプレーティング法で成膜条件を変えた酸化ケイ素膜を補修膜３としてそのまま連続して成膜してもよい。また、例えば、ガスバリア膜２としてイオンプレーティング法で酸化ケイ素膜を成膜した場合、同じイオンプレーティング法で成膜条件を変えるとともに窒素を加えた酸窒化ケイ素膜を補修膜３として連続して成膜してもよい。
The constituent material of the repair film 3 may be the same or the same material as the constituent material of the
一例として、例えば後述の実施例で示すように、０．５Ｐａのスパッタ圧でガスバリア膜２を成膜し、１オーダー低いスパッタ圧力（例えば０．０５Ｐａ）で補修膜３を成膜することにより、ガスバリア膜２で形成された欠陥６を補修膜３が埋め且つ覆うことができる。また、成膜ゾーンを複数有するマルチカソードを備えたＰＶＤ成膜装置では、個々の成膜ゾーンで多層化したり、個々の成膜ゾーンで高圧、低圧、高圧等の順で成膜できるので、ガスバリア膜２と補修膜３とを同じ装置での一連の工程で積層することができる。また、そのＰＶＤ成膜装置がスイッチバック機能を有する場合は、そのスイッチバック機能を利用して反転させることができ、往路と復路で成膜条件を変えて、ガスバリア膜２と補修膜３とを成膜することができる。
As an example, as shown in the examples described later, for example, the
また、無機化合物からなるガスバリア膜２上に、有機化合物膜を補修膜３として設けてもよいし、有機化合物からなるガスバリア膜２上に、有機化合物膜を補修膜３として設けてもよいし、有機化合物からなるガスバリア膜２上に、無機化合物膜を補修膜３として設けてもよい。
An organic compound film may be provided as the repair film 3 on the
有機化合物で補修膜３を形成する場合の材料としては、シロキサン、シラザン、シランカップリング剤等を任意に適用することができる。これらの有機化合物で補修膜３を形成する場合は、有機化合物とガスバリア膜２の構成材料との親和性を考慮して選択することが望ましい。親和性の高い有機化合物を用いた場合、有機化合物がガスバリア膜２の欠陥６に入り込みやすくなる。
As a material for forming the repair film 3 with an organic compound, siloxane, silazane, a silane coupling agent, or the like can be arbitrarily applied. When the repair film 3 is formed of these organic compounds, it is desirable to select the organic film in consideration of the affinity between the organic compound and the constituent material of the
補修膜３の厚さは、無機化合物で形成した場合は、５ｎｍ以上、５μｍ以下の範囲内であり、有機化合物で形成した場合は、５ｎｍ以上、５０μｍ以下の範囲内である。この範囲内にすれば、ガスバリア膜２の欠陥６を埋めるとともに、ガスバリア膜２を覆うことができる。
The thickness of the repair film 3 is in the range of 5 nm to 5 μm when formed of an inorganic compound, and is in the range of 5 nm to 50 μm when formed of an organic compound. Within this range, the
（その他の膜）
ガスバリアフィルム１０には、上記した平坦化膜５の他、必要に応じて各種の膜や部材を設けることができる。例えば、オーバーコート膜、保護膜、透明導電膜、ハードコート膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタ部材等から選ばれるいずれかを挙げることができる。これらのうち、オーバーコート膜、保護膜、透明導電膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタ部材を、ガスバリアフィルム１０の構成要素として設けることが好ましい。
(Other membranes)
Various films and members can be provided on the
上記した平坦化膜５と同様の平坦化膜をガスバリア膜２上に形成してもよい。ガスバリア膜２上に平坦化膜を形成すれば、ガスバリア膜２表面が有する凹凸や突起をなくして平坦面にすることができるので、特に有機ＥＬ素子や電子ペーパー素子等のディスプレイ用途に適用した場合に、ムラやぎらつき等をなくすことができるという利点がある。ガスバリア膜２上に形成する平坦化膜については、上記した平坦化膜５の構成（材料、成膜方法、厚さ等）と同じにできるのでここではその説明は省略する。
A planarizing film similar to the planarizing film 5 described above may be formed on the
オーバーコート膜５は、必須の構成ではないが、ガスバリアフィルム上に設ける他の機能膜との密着性を高めるためのプライマー機能を有するものであることが好ましい。プライマー機能を持つオーバーコート膜５は、重合性化合物で構成される。重合性化合物は、特に制限されないが、例えば、ポリウレタン系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−アクリル共重合体樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ブチラール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ニトロセルロース系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、ウレタン−アクリル共重合体樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独、又は２種以上の混合物として使用することができる。これらのうち、特にウレタン−アクリル共重合体樹脂が、柔軟性、強靭性及び弾性を兼ね備えており好ましい。なお、環境を考慮した場合には、塩素を含有する樹脂系は使用しないことが好ましい。なお、オーバーコート膜５は、紫外線吸収剤又は光安定剤の一方又は両方を含有してもよい。 The overcoat film 5 is not an essential component, but preferably has a primer function for enhancing adhesion with other functional films provided on the gas barrier film. The overcoat film 5 having a primer function is composed of a polymerizable compound. The polymerizable compound is not particularly limited, and examples thereof include polyurethane resins, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resins, vinyl chloride-vinyl acetate-acrylic copolymer resins, chlorinated polypropylene resins, acrylic resins, and polyester resins. Examples thereof include resins, polyamide resins, butyral resins, polystyrene resins, nitrocellulose resins, cellulose acetate resins, urethane-acrylic copolymer resins, and the like. These resins can be used alone or as a mixture of two or more. Of these, urethane-acrylic copolymer resin is particularly preferable because it combines flexibility, toughness, and elasticity. In consideration of the environment, it is preferable not to use a resin system containing chlorine. The overcoat film 5 may contain one or both of an ultraviolet absorber and a light stabilizer.
なお、上記の平坦化膜やオーバーコート膜以外の機能膜や機能部材である透明導電膜、ハードコート膜、保護膜、帯電防止膜、防汚膜、防眩膜、カラーフィルタ部材等についての説明は省略するが、それらの膜や部材については、従来公知の技術を適用できる。また、バックカバーシートの場合においては、耐加水分解膜やシーラント膜を設けてもよい。この説明も省略するが、それらの膜についても従来公知の技術を適用できる。 Description of functional films and functional members other than the above flattening film and overcoat film, such as transparent conductive films, hard coat films, protective films, antistatic films, antifouling films, antiglare films, and color filter members Is omitted, but conventionally known techniques can be applied to these films and members. In the case of a back cover sheet, a hydrolysis resistant film or a sealant film may be provided. Although this description is also omitted, conventionally known techniques can be applied to these films.
［ガスバリアフィルムの製造方法］
本発明に係るガスバリアフィルム１０の製造方法は、図３及び図４に示すように、基材１上にガスバリア膜２を形成するガスバリア膜形成工程と、ガスバリア膜２上に補修膜３を形成する補修膜形性工程とを少なくとも有し、その補修膜形成工程において、補修膜３は、ガスバリア膜２が有する平均直径０．１μｍ以上の欠陥６を充填するとともにガスバリア膜２を被覆して補修することに特徴がある。この製造方法は、（ａ）ガスバリア膜形成工程において、ガスバリア膜２の成膜条件が、水蒸気を透過する孔又は水蒸気を透過する部分からなる欠陥を形成する条件である、（ｂ）ガスバリア膜形成工程と補修膜形成工程との間に、ガスバリア膜２が有する平均直径Ｄ１で０．１μｍ未満の欠陥６’を、平均直径Ｄ２で０．１μｍ以上の欠陥６に拡大するための欠陥拡大工程を有する、（ｃ）欠陥拡大工程が、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、超音波処理、湿式処理、及びエッチング処理から選ばれる１又は２以上の処理である、（ｄ）ガスバリア膜形成工程において、ガスバリア膜２を、物理的気相析出法によって欠陥６，６’を生じ易い条件で形成し、補修膜形成工程において、補修膜３を、ガスバリア膜２と同じ物理的気相析出法によって欠陥６，６’を埋めることができる条件で形成する、の（ａ）〜（ｄ）のいずれかであるように構成することができる。
[Method for producing gas barrier film]
As shown in FIGS. 3 and 4, the method for producing the
以下、本発明のガスバリアフィルムの製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the gas barrier film of this invention is demonstrated.
最初に、基材１を準備する。基材１は、上記したガスバリアフィルムの説明欄に記載の各種の基材を任意に選択して用いることができる。
First, the
次に、基材１上（平坦化膜５等が設けられている場合にはその上）に、ガスバリア膜２及び補修膜３を成膜する。
Next, the
ガスバリア膜２は、イオンプレーティング法；ＤＣスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、高電力パルススパッタリング法等のスパッタリング法；プラズマＣＶＤ法や大気圧プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法；を挙げることができる。これらの成膜方法は、成膜材料の種類、成膜のし易さ、工程効率等を考慮して選択すればよい。なお、ガスバリア膜の材料やガスバリア膜の厚さ等についてはすでに説明したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
Examples of the
補修膜３もガスバリア膜２と同じ方法で成膜することができる。また、異なる方法で成膜してもよい。有機化合物からなる補修膜３を形成する場合は、ゾルゲル法、塗布法等で成膜することができる。
The repair film 3 can also be formed by the same method as the
以上説明したように、本発明に係るガスバリアフィルム及びその製造方法によれば、ガスバリア膜２上に設けられた補修膜３は、ガスバリア膜２が有する前記寸法の欠陥６に充填されてそのガスバリア膜２を補修するので、欠陥６を通過しやすい水蒸気の拡散を抑えることができ、水蒸気透過性を抑制することができる。その結果、簡単な手段でガスバリア性を高めたガスバリアフィルムを提供することができる。
As described above, according to the gas barrier film and the method of manufacturing the same according to the present invention, the repair film 3 provided on the
以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
［実施例１］
ロールトゥロール巻取機能を備えたスパッタリング装置を用い、平坦化膜付きＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）のフィルムロールをセットし、そのフィルムロールから平坦化膜が成膜側になるようにしてＰＥＴフィルムを繰り出した。繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．４Ｐａで、厚さ３０ｎｍになるように成膜した。その後、その酸化ケイ素膜上に、成膜圧力０．０６Ｐａに変更して補修膜３としての酸化ケイ素膜を、厚さ３０ｎｍになるように成膜して、実施例１のガスバリアフィルムを得た。なお、成膜圧力０．０６Ｐａでの放電を維持させるため、Ａｒガス流量は変えず、コンダクタンスバルブを開放した。
[Example 1]
Using a sputtering apparatus equipped with a roll-to-roll winding function, set a film roll of a PET film with a flattened film (thickness 100 μm), and make the flattened film from the film roll to the film forming side. Ran out. On the flattened film of the fed PET film, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００７ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。なお、水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製、装置名：ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用い、温度３８℃、湿度１００％ＲＨで行った。こうした高いガスバリア性は、０．４Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上になっており、その欠陥６を０．０６Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（補修膜３）が埋め且つ被覆できたことにより実現された。なお、この実施例及び下記の実施例と比較例において、欠陥の平均直径は、画像情報から観察して求めた。
The resulting gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.007 g / m 2 / day. The water vapor transmission rate was measured at a temperature of 38 ° C. and a humidity of 100% RH using a water vapor transmission rate measuring device (manufactured by MOCON, device name: PERMATRAN-W3 / 31). Such a high gas barrier property is that the average diameter of
［実施例２］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、Ｃｕ膜を、成膜圧力０．４Ｐａで、厚さ１００ｎｍになるように成膜した。その後、そのＣｕ膜に、波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射した。その紫外線照射処理の後、有機化合物膜形成用樹脂（株式会社ＤＮＰファインケミカル製、商品名：ＯＥＬＶ２２）を厚さ１μｍになるように塗工、硬化して、補修膜３としての有機化合物膜を成膜し、実施例２のガスバリアフィルムを得た。なお、真空紫外線は、有機化合物膜形成用樹脂が欠陥内に入りやすくするために行った処理であり、その処理を施した後のＣｕ膜の表面をコンピューター数値制御画像システム（ＮＥＸＩＶ ＶＭＲＨ３０３０）で得た画像情報を観察したところ、欠陥６の平均直径が約１０μｍのものが４２４３個／９０ｍｍφであった。
[Example 2]
Using the same apparatus as in Example 1, a Cu film was formed on the flattened film of the fed PET film so as to have a thickness of 100 nm at a film forming pressure of 0.4 Pa. Thereafter, the Cu film was irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm. After the ultraviolet irradiation treatment, an organic compound film forming resin (manufactured by DNP Fine Chemical Co., Ltd., trade name: OELV22) is applied and cured to a thickness of 1 μm to form an organic compound film as the repair film 3. The gas barrier film of Example 2 was obtained. The vacuum ultraviolet ray is a treatment performed to make the organic compound film forming resin easily enter the defect, and the surface of the Cu film after the treatment is obtained by a computer numerical control image system (NEXIV VMRH3030). As a result of observing the image information, it was found that the number of
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００２ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうした高いガスバリア性は、０．４Ｐａで成膜したＣｕ膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上の約１０μｍになっており、さらに真空紫外線を照射してその欠陥６内に有機化合物膜形成用樹脂が入り込みやすくしたことにより実現された。
The resulting gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.002 g / m 2 / day. Such a high gas barrier property is that the average diameter of
［実施例３］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．１Ｐａで、厚さ３０ｎｍになるように成膜した。その後、その酸化ケイ素膜に、プラズマ処理（Ａｒ：酸素＝２０：１、全圧２．５Ｐａ、放電電圧１５００Ｖ、処理速度１０ｋＷ・ｓｅｃ／ｍ２）を行った。プラズマ処理後の酸化ケイ素膜上に、上記同様の成膜圧力０．１Ｐａで補修膜３としての酸化ケイ素膜を、厚さ３０ｎｍになるように成膜して、実施例３のガスバリアフィルムを得た。
[Example 3]
Using the same apparatus as that of Example 1, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００４ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうした高いガスバリア性は、０．１Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６’の平均直径が０．１μｍ未満になっていたものを、プラズマ処理によって０．１μｍ以上になるように拡大したことにより、その後に成膜した酸化ケイ素膜（補修膜３）が拡大された欠陥６内に入り込みやすくなったことにより実現された。
The obtained gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.004 g / m 2 / day. Such a high gas barrier property is obtained by reducing the average diameter of
［実施例４］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．１Ｐａで、厚さ３０ｎｍになるように成膜した。その後、その酸化ケイ素膜に、コロナ処理（６０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２）を行った。コロナ処理後の酸化ケイ素膜上に、実施例２で用いた有機化合物膜形成用樹脂（株式会社ＤＮＰファインケミカル製、商品名：ＯＥＬＶ２２）を厚さ１μｍになるように塗工、硬化して、補修膜３としての有機化合物膜を成膜し、実施例４のガスバリアフィルムを得た。
[Example 4]
Using the same apparatus as that of Example 1, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００８ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうした高いガスバリア性は、０．１Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６’の平均直径が０．１μｍ未満になっていたものを、コロナ処理によって０．１μｍ以上になるように拡大したことにより、その後に塗布した有機化合物膜形成用樹脂が入り込んだことにより実現された。
The obtained gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.008 g / m 2 / day. Such a high gas barrier property is obtained by reducing the average diameter of the
［実施例５］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．１Ｐａで、厚さ３０ｎｍになるように成膜した。その後、その酸化ケイ素膜に、紫外線照射処理（波長１７２ｎｍの真空紫外線を３０秒間照射）を行った。紫外線照射処理後の酸化ケイ素膜上に、上記同様の成膜圧力０．１Ｐａで補修膜３としての酸化ケイ素膜を、厚さ３０ｎｍになるように成膜して、実施例５のガスバリアフィルムを得た。
[Example 5]
Using the same apparatus as that of Example 1, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００６ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうした高いガスバリア性は、０．１Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６’の平均直径が０．１μｍ未満になっていたものを、紫外線照射処理によって０．１μｍ以上になるように拡大したことにより、その後に成膜した酸化ケイ素膜（補修膜３）が拡大された欠陥６内に入り込みやすくなったことにより実現された。
The obtained gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.006 g / m 2 / day. Such a high gas barrier property is that the average diameter of the
［実施例６］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、Ｃｕ膜を、成膜圧力０．４Ｐａで、厚さ１００ｎｍになるように成膜した。その後、そのＣｕ膜に、実施例２のような真空紫外線を照射しないで、有機化合物膜形成用樹脂（株式会社ＤＮＰファインケミカル製、商品名：ＯＥＬＶ２２）を厚さ１μｍになるように塗工、硬化して、補修膜３としての有機化合物膜を成膜し、実施例６のガスバリアフィルムを得た。なお、Ｃｕ膜の表面をコンピューター数値制御画像システム（ＮＥＸＩＶ ＶＭＲＨ３０３０）で観察したところ、欠陥の平均直径が約１０μｍのものが２２７４個／９０ｍｍφの頻度で存在していた。
[Example 6]
Using the same apparatus as in Example 1, a Cu film was formed on the flattened film of the fed PET film so as to have a thickness of 100 nm at a film forming pressure of 0.4 Pa. Then, without irradiating the Cu film with vacuum ultraviolet rays as in Example 2, an organic compound film forming resin (manufactured by DNP Fine Chemical Co., Ltd., trade name: OELV22) was applied and cured to a thickness of 1 μm. Then, an organic compound film as the repair film 3 was formed, and the gas barrier film of Example 6 was obtained. When the surface of the Cu film was observed with a computer numerical control image system (NEXIV VMRH3030), defects having an average diameter of about 10 μm were present at a frequency of 2274/90 mmφ.
得られたガスバリアフィルムは、欠陥数が実施例２よりも少ないにもかかわらず、その水蒸気透過率はあまり高くはないが、有機化合物でガスバリア膜を形成したものとしては十分実用可能な０．０１ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうしたガスバリア性は、０．４Ｐａで成膜したＣｕ膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上の約１０μｍになっており、実施例２のような真空紫外線を照射していないためにその欠陥６内に有機化合物膜形成用樹脂が十分には入り込んでいないが、ある程度は入り込んでいるためであると考えられる。
Although the obtained gas barrier film has a smaller number of defects than that of Example 2, its water vapor transmission rate is not so high, but 0.01 g which is sufficiently practical as a gas barrier film formed of an organic compound. / M 2 / day. Such a gas barrier property is such that the average diameter of the
［実施例７］
ロールトゥロール巻取機能を備えた塗布装置を用い、平坦化膜付きＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）のフィルムロールをセットし、そのフィルムロールから平坦化膜が塗布側になるようにしてＰＥＴフィルムを繰り出した。繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、有機化合物膜形成用樹脂（有限会社エクスシア製、商品名：パーハイドロポリシラザン）を厚さ５μｍになるように塗工、硬化して、ガスバリア膜２としての有機化合物膜を成膜した。その後、その有機化合物膜に、超音波処理を行い、ＰＥＴフィルムに付着していたゴミや不純物によって有機化合物膜がリフトオフされる現象を利用して欠陥を拡大した。その後、その有機化合物膜上に、さらに有機化合物膜形成用樹脂（有限会社エクスシア製、商品名：パーハイドロポリシラザン）を厚さ５μｍになるように塗工、硬化して、補修膜３としての有機化合物膜を成膜し、実施例７のガスバリアフィルムを得た。
[Example 7]
Using a coating device equipped with a roll-to-roll winding function, set a film roll of a PET film with a flattened film (thickness 100 μm), and put the PET film on the coating side from the film roll. I paid out. On the flattened film of the fed PET film, a resin for forming an organic compound film (product name: Perhydropolysilazane, manufactured by Exsia Co., Ltd.) is coated and cured to a thickness of 5 μm, and the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．００９ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうした高いガスバリア性は、超音波洗浄によるリフトオフ現象で生じさせた欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上になっており、その欠陥６内に有機化合物膜形成用樹脂を入り込ませたことにより実現された。
The resulting gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.009 g / m 2 / day. Such a high gas barrier property is realized by the fact that the average diameter of the
［比較例１］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．４Ｐａで、厚さ３０ｎｍになるように成膜した。その後、その酸化ケイ素膜上に、成膜圧力０．２Ｐａに変更して補修膜３としての酸化ケイ素膜を、厚さ３０ｎｍになるように成膜して、比較例１のガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 1]
Using the same apparatus as in Example 1, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうしたガスバリア性は、０．４Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上になっていたが、その欠陥６を０．２Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（補修膜３）では十分に埋めることができていない結果であった。
The resulting gas barrier film had a water vapor permeability of 0.05 g / m 2 / day. In such gas barrier properties, the average diameter of the
［比較例２］
実施例１と同じ装置を用い、繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、ガスバリア膜２としての酸化ケイ素膜を、成膜圧力０．４Ｐａで、厚さ６０ｎｍになるように成膜した。その後、補修膜３を形成しないで比較例２のガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 2]
Using the same apparatus as that of Example 1, a silicon oxide film as the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうしたガスバリア性は、０．４Ｐａで成膜した酸化ケイ素膜（ガスバリア膜２）に存在する欠陥６の平均直径が０．１μｍ以上になっていたが、その欠陥を埋めていないことによる結果であった。
The resulting gas barrier film had a water vapor permeability of 0.05 g / m 2 / day. Such a gas barrier property is a result of the fact that the average diameter of
［比較例３］
ロールトゥロール巻取機能を備えた塗布装置を用い、平坦化膜付きＰＥＴフィルム（厚さ１００μｍ）のフィルムロールをセットし、そのフィルムロールから平坦化膜が塗布側になるようにしてＰＥＴフィルムを繰り出した。繰り出したＰＥＴフィルムの平坦化膜上に、有機化合物膜形成用樹脂（有限会社エクスシア製、商品名：パーハイドロポリシラザン）を厚さ６μｍになるように塗工、硬化して、ガスバリア膜２としての有機化合物膜を成膜した。その後、超音波処理等の欠陥拡大処理を行わないで、引き続き、その有機化合物膜上に、さらに有機化合物膜形成用樹脂（有限会社エクスシア製、商品名：パーハイドロポリシラザン）を厚さ６μｍになるように塗工、硬化して、補修膜３としての有機化合物膜を成膜し、比較例３のガスバリアフィルムを得た。
[Comparative Example 3]
Using a coating device equipped with a roll-to-roll winding function, set a film roll of a PET film with a flattened film (thickness 100 μm), and put the PET film on the coating side from the film roll. I paid out. On the flattened film of the fed PET film, a resin for forming an organic compound film (trade name: perhydropolysilazane, manufactured by Exsia Co., Ltd.) is applied and cured to a thickness of 6 μm, and the
得られたガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．０８ｇ／ｍ２／ｄａｙであった。こうしたガスバリア性は、ガスバリア膜２である有機化合物膜の欠陥の平均直径が０．１μｍ未満になっており、その欠陥内に有機化合物膜形成用樹脂を十分に入り込ませることができなかったことによる。
The resulting gas barrier film had a water vapor transmission rate of 0.08 g / m 2 / day. Such gas barrier property is due to the fact that the average diameter of defects of the organic compound film as the
１ 基材
２ ガスバリア膜
３ 補修膜
４ オーバーコート膜
５ 平坦化膜
６ 補修される欠陥
６’ 拡大前の欠陥
１０（１０Ａ〜１０Ｃ） ガスバリアフィルム
Ｄ１ 初期欠陥のサイズ
Ｄ２ 補修前の欠陥のサイズ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記補修膜形成工程において、前記補修膜は、前記ガスバリア膜が有する平均直径０．１μｍ以上の欠陥を充填するとともに前記ガスバリア膜を被覆して補修することを特徴とするガスバリアフィルムの製造方法。 A gas barrier film forming step of forming a gas barrier film on a substrate, and a repair film forming step of forming a repair film on the gas barrier film,
In the repair film forming step, the repair film is filled with defects having an average diameter of 0.1 μm or more of the gas barrier film, and is repaired by covering the gas barrier film.
In the gas barrier film forming step, the gas barrier film is formed under a condition that the defect is likely to occur by physical vapor deposition, and in the repair film forming step, the repair film is formed in the same physical vapor phase as the gas barrier film. The manufacturing method of the gas barrier film of any one of Claims 5-7 formed on the conditions which can fill the said defect with the precipitation method.
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- 2014-02-28 JP JP2014038141A patent/JP6264096B2/en active Active
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