JP2016087951A - Gas barrier film, production method for gas barrier film, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリアーフィルム、ガスバリアーフィルムの製造方法及び電子デバイスに関し、特に、樹脂基材の一方の面に、1層以上のガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムに関する。 The present invention relates to a gas barrier film, a method for producing a gas barrier film, and an electronic device, and particularly relates to a gas barrier film having one or more gas barrier layers on one surface of a resin substrate.
従来、プラスチック基板やフィルム表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物の薄膜を形成したガスバリアーフィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途等に広く用いられている。また、包装用途以外にも、液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記する)素子等で使用されている。特に、液晶表示素子や有機EL素子などでは、水蒸気や空気の内部浸透が品質の劣化を招く要因となるため、高度なガスバリアー性(ガス遮断性)が要求されている。 Conventionally, a gas barrier film in which a metal oxide thin film such as aluminum oxide, magnesium oxide or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or film is used to wrap articles and foods that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen. It is widely used for packaging and the like to prevent alteration of industrial products and pharmaceuticals. In addition to packaging applications, they are used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as organic EL) elements, and the like. In particular, liquid crystal display elements, organic EL elements, and the like are required to have high gas barrier properties (gas barrier properties) because internal penetration of water vapor or air causes deterioration in quality.
このような水蒸気や空気等の高いガスバリアー性への要望は、近年より厳しいものとなってきており、有機ELデバイスの基板に用いられるガスバリアーフィルムには非常に高いガスバリアー性が求められている。特に、ダークスポットの原因となる局所的なガスバリアー性の低い領域、いわゆるバリアー欠陥を極力低減させることが求められている。 The demand for such a high gas barrier property such as water vapor and air has become more severe in recent years, and a gas barrier film used for a substrate of an organic EL device is required to have a very high gas barrier property. Yes. In particular, it is required to reduce as much as possible a so-called barrier defect region having a low local gas barrier property that causes dark spots.
近年、バリアー欠陥を低減可能な新規のガスバリアー成膜方法として、ポリシラザン等のケイ素化合物の塗布液を基材上に塗布し、塗布したポリシラザン塗布膜に真空紫外光を照射することにより、酸化ケイ素膜を作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜5参照。)。
この方法は、シラザン化合物内の原子間結合力より大きい、真空紫外光(以下、「VUV」、「VUV光」とも記載する。)と呼ばれる100〜200nmの範囲内の光エネルギーを用いる。これにより、光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、原子の結合を直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温で、酸化ケイ素膜の作製を行うことができる。
このようにして作製したガスバリアーフィルムを有機ELデバイスの基板に用いることによって、ダークスポットを軽減する検討が進められている。
しかしながら、一方で、上記ガスバリアーフィルムを用いた有機ELデバイスには、発光ムラが生じるという新たな問題があることがわかった。
In recent years, as a new gas barrier film forming method capable of reducing barrier defects, silicon oxide such as polysilazane is applied on a substrate, and the applied polysilazane coating film is irradiated with vacuum ultraviolet light to thereby form silicon oxide. A method for producing a film has been proposed (see, for example,
This method uses light energy in the range of 100 to 200 nm called vacuum ultraviolet light (hereinafter also referred to as “VUV” or “VUV light”), which is larger than the interatomic bonding force in the silazane compound. Thus, the silicon oxide film can be produced at a relatively low temperature by causing the oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while directly cutting the atomic bond by the action of only photons called a photon process.
Studies are underway to reduce dark spots by using the gas barrier film thus produced as a substrate for organic EL devices.
However, on the other hand, it has been found that the organic EL device using the gas barrier film has a new problem that uneven light emission occurs.
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、有機EL素子等の電子デバイスの基板として用いることができる非常に高いガスバリアー性を有し、かつ、有機ELデバイスの基板として用いた場合に、ダークスポットの発生が少なく、かつ、均一な発光を得ることができるガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法を提供することである。また、均一な発光特性を有する電子デバイスを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems and circumstances, and a solution to the problem is that it has a very high gas barrier property that can be used as a substrate of an electronic device such as an organic EL element, and an organic EL. When used as a substrate of a device, it is to provide a gas barrier film and a gas barrier film manufacturing method capable of obtaining uniform light emission with less generation of dark spots. Moreover, it is providing the electronic device which has a uniform light emission characteristic.
本発明者は、電子デバイスの発光ムラが生じる原因等について、以下のように推察している。
例えば、上記特許文献4のように、ポリシラザン化合物を塗布して塗膜が形成されたシート状フィルム試料を、装置チャンバー内の試料ステージに載せて、VUV光源のエキシマランプを照射することにより、ポリシラザン化合物を酸化ケイ素膜へと転化させる方法では、装置チャンバー内の試料ステージは、SUS等の金属板が用いられている。そのため、転化処理後に試料を試料ステージから取り去る際に、試料が帯電による貼り付きを生じている場合がある。その結果、得られたガスバリアーフィルムに静電気の分布ムラが形成されてしまう。
一方、上記特許文献5のように、ガスバリアーフィルムの工業的な連続生産ができるとされる、いわゆるロール・to・ロールで製造する方法は、ローラーから繰り出されたロール状基材にポリシラザン化合物を塗布して塗膜を形成し、その後、基材及び塗膜をローラーにより搬送して塗膜を乾燥させた後、搬送させながらVUV光源のエキシマランプを照射することにより、ポリシラザン化合物を酸化ケイ素膜へと転化させる方法である。この場合、エキシマランプ管面とロール状基材フィルム表面との距離を一定に維持するために、各エキシマランプの直下にサポートローラーが配置されている。そして、塗膜が形成されたロール状基材フィルムとサポートローラーとの抱き角はごく僅かであるため、搬送中のロール状基材フィルムとの接触によるサポートローラーの回転が十分でなく、少なからず擦れが生じ、これにより得られたガスバリアーフィルムに静電気の分布ムラが形成されてしまう。
このように静電気の分布ムラが形成されたガスバリアーフィルムを基板として用い、電子デバイスを作製すると、電子デバイスの構成層を真空下で蒸着により形成する際に、蒸着蒸気の進行経路が静電気により一部曲げられて、層の付量ムラが形成される。そして、この層の付量のムラが発光ムラとなって現れると推察される。
The inventor infers the cause of the occurrence of uneven light emission of the electronic device as follows.
For example, as in
On the other hand, as described in
When an electronic device is manufactured by using the gas barrier film with the uneven distribution of static electricity as a substrate in this way, when the constituent layers of the electronic device are formed by vapor deposition under vacuum, the traveling path of the vapor deposition vapor is unified by static electricity. The portion is bent to form uneven coating of the layer. And it is guessed that the unevenness of the amount of this layer appears as unevenness of light emission.
以上のように、本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、樹脂基材のガスバリアー層とは反対側の面の表面比抵抗を特定範囲内に規定することによって、静電気の分布ムラを抑制でき、その結果、高いガスバリアー性を有し、ダークスポットの発生が少なく、かつ、均一な発光を得ることができることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.樹脂基材の一方の面に、1層以上のガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムであって、
前記ガスバリアー層の少なくとも1層が、ポリシラザンを含有する層にエネルギーを印加することによって形成された層であり、かつ、
前記樹脂基材の他方の面の表面比抵抗が、1×107〜5×1012Ω/□の範囲内であることを特徴とするガスバリアーフィルム。
As described above, in order to solve the above problems, the present inventor, in the process of examining the cause of the above problems, the surface specific resistance of the surface of the resin substrate opposite to the gas barrier layer is within a specific range. By defining, it was found that uneven distribution of static electricity can be suppressed, and as a result, it has high gas barrier properties, little dark spots are generated, and uniform light emission can be obtained, and the present invention has been achieved.
That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.
1. A gas barrier film having one or more gas barrier layers on one surface of a resin substrate,
At least one of the gas barrier layers is a layer formed by applying energy to a layer containing polysilazane, and
A gas barrier film characterized in that the surface specific resistance of the other surface of the resin substrate is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □.
2.前記樹脂基材の他方の面の表面粗さRaが、1.0〜3.0nmの範囲内であり、かつ、表面粗さRzが、10〜30nmの範囲内であることを特徴とする第1項に記載のガスバリアーフィルム。
2. The surface roughness Ra of the other surface of the resin base material is in the range of 1.0 to 3.0 nm, and the surface roughness Rz is in the range of 10 to 30 nm. The gas barrier film according to
3.第1項又は第2項に記載のガスバリアーフィルムを製造するガスバリアーフィルムの製造方法であって、
前記エネルギーの印加が、真空紫外線照射による光エネルギーの印加であることを特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法。
3. A method for producing a gas barrier film according to
The method for producing a gas barrier film, wherein the application of energy is application of light energy by irradiation with vacuum ultraviolet rays.
4.前記真空紫外線による照射を、窒素雰囲気下で行うことを特徴とする第3項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
4). 4. The method for producing a gas barrier film according to
5.第1項又は第2項に記載のガスバリアーフィルムを具備したことを特徴とする電子デバイス。
5. An electronic device comprising the gas barrier film according to
6.前記電子デバイスを構成する層の少なくとも1層が、真空中で蒸着法により形成された層であることを特徴とする第5項に記載の電子デバイス。
6). 6. The electronic device according to
本発明の上記手段により、有機EL素子等の電子デバイスの基板として用いることができる非常に高いガスバリアー性を有し、かつ、有機ELデバイスの基板として用いた場合に、ダークスポットの発生が少なく、かつ、均一な発光を得ることができるガスバリアーフィルム及びガスバリアーフィルムの製造方法を提供することができる。また、均一な発光特性を有する電子デバイスを提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
電子デバイスの発光ムラの原因として考えられる、ガスバリアーフィルムの静電気の分布ムラは、ガスバリアーフィルムのポリシラザンを含有する層のエネルギー印加時に、樹脂基材のガスバリアー層が形成されていない側の面が、改質装置を形成する部材と接触・離脱することにより、ガスバリアーフィルムが帯電して形成されると考えられている。
そこで、本発明では、上述のように、樹脂基材のガスバリアー層が形成されていない側の他方の面の表面比抵抗を1×107〜5×1012Ω/□の範囲内とすることによって、ポリシラザンを含有する層のエネルギー印加時に生じるガスバリアーフィルムの静電気の分布ムラが抑制されて、電子デバイスの発光ムラを改善することができると推察している。
By the above-mentioned means of the present invention, it has a very high gas barrier property that can be used as a substrate of an electronic device such as an organic EL element, and when used as a substrate of an organic EL device, the occurrence of dark spots is small. And the manufacturing method of the gas barrier film which can obtain uniform light emission, and a gas barrier film can be provided. In addition, an electronic device having uniform light emission characteristics can be provided.
The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
The uneven distribution of static electricity in the gas barrier film, which is considered to be a cause of uneven emission of electronic devices, is the surface on the side where the gas barrier layer of the resin substrate is not formed when energy is applied to the polysilazane-containing layer of the gas barrier film. However, it is considered that the gas barrier film is charged and formed by contacting / separating with a member forming the reformer.
Therefore, in the present invention, as described above, the surface specific resistance of the other surface of the resin base material on which the gas barrier layer is not formed is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □. Thus, it is presumed that the uneven distribution of static electricity of the gas barrier film generated when applying energy to the polysilazane-containing layer is suppressed, and the uneven light emission of the electronic device can be improved.
本発明のガスバリアーフィルムは、樹脂基材の一方の面に、1層以上のガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムであって、前記ガスバリアー層の少なくとも1層が、ポリシラザンを含有する層にエネルギーを印加することによって形成された層であり、かつ、前記樹脂基材の他方の面の表面比抵抗が、1×107〜5×1012Ω/□の範囲内であることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記樹脂基材の他方の面の表面粗さRaが、1.0〜3.0mの範囲内であり、かつ、表面粗さRzが、10〜30nmの範囲内であることが、ガスバリアーフィルムの静電気の分布ムラをより低減でき、その結果、電子デバイスの発光ムラをより改善することができる。
The gas barrier film of the present invention is a gas barrier film having one or more gas barrier layers on one surface of a resin base material, wherein at least one of the gas barrier layers has energy in a layer containing polysilazane. The surface specific resistance of the other surface of the resin base material is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □. . This feature is a technical feature common to the inventions according to
As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of manifesting the effect of the present invention, the surface roughness Ra of the other surface of the resin substrate is in the range of 1.0 to 3.0 m, and the surface roughness When Rz is in the range of 10 to 30 nm, the uneven distribution of static electricity of the gas barrier film can be further reduced, and as a result, the uneven light emission of the electronic device can be further improved.
本発明に係るガスバリアーフィルムの製造方法は、前記エネルギーの印加が、真空紫外線照射による光エネルギーの印加であることを特徴とする。これにより、バリアー欠陥が低減されたガスバリアーフィルムを得ることができる。
また、前記真空紫外線による照射を、窒素雰囲気下で行うことが、帯電しにくく、静電気の分布ムラがより低減されたガスバリアーフィルムを得ることができる。
The method for producing a gas barrier film according to the present invention is characterized in that the application of energy is application of light energy by irradiation with vacuum ultraviolet rays. Thereby, a gas barrier film with reduced barrier defects can be obtained.
Further, when the irradiation with the vacuum ultraviolet ray is performed in a nitrogen atmosphere, it is possible to obtain a gas barrier film that is difficult to be charged and in which uneven distribution of static electricity is further reduced.
本発明に係るガスバリアーフィルムは、電子デバイスに好適に用いられる。
また、電子デバイスを構成する層の少なくとも1層が、真空中で蒸着法により形成された層であることが好ましい。真空中で蒸着法により形成する際に、ガスバリアーフィルムに静電気の分布ムラがあると、発光ムラの影響が出やすいため、本発明に係るガスバリアーフィルムを使用することが有効となる。
The gas barrier film according to the present invention is suitably used for electronic devices.
Moreover, it is preferable that at least one layer constituting the electronic device is a layer formed by a vapor deposition method in a vacuum. When forming by vacuum deposition in a vacuum, if there is uneven distribution of static electricity in the gas barrier film, the effect of uneven light emission is likely to occur, so it is effective to use the gas barrier film according to the present invention.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。 Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
[ガスバリアーフィルム]
本発明に係るガスバリアーフィルムは、樹脂基材の一方の面に、1層以上のガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムであって、前記ガスバリアー層の少なくとも1層が、ポリシラザンを含有する層にエネルギーを印加することによって形成された層であり、かつ、前記樹脂基材の他方の面の表面比抵抗が、1×107〜5×1012Ω/□の範囲内であることを特徴とする。
表面比抵抗を上記範囲内とする方法に特に制限はないが、ガスバリアーフィルムの構成層として、1層以上の導電性層を設けることが好ましい。
表面比抵抗を5×1012Ω/□以下とすることによって、発光ムラが肉眼では検知できないレベルに改善することができる。また、1×107以上とすることによって、表面比抵抗を調製するために設ける導電性層の物性を適正な範囲に保つことができ、搬送時の擦れ等で傷が生じたり、剥離欠落する懸念が生じない。
[Gas barrier film]
The gas barrier film according to the present invention is a gas barrier film having one or more gas barrier layers on one surface of a resin substrate, wherein at least one of the gas barrier layers is a layer containing polysilazane. It is a layer formed by applying energy, and the surface specific resistance of the other surface of the resin base material is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □. To do.
Although there is no restriction | limiting in particular in the method of making surface specific resistance in the said range, It is preferable to provide one or more electroconductive layers as a structural layer of a gas barrier film.
By setting the surface specific resistance to 5 × 10 12 Ω / □ or less, unevenness in light emission can be improved to a level that cannot be detected with the naked eye. In addition, by setting the surface resistivity to 1 × 10 7 or more, the physical properties of the conductive layer provided for adjusting the surface specific resistance can be maintained in an appropriate range, and scratches may occur due to rubbing during transportation, or peeling may be lost. There is no concern.
表面比抵抗は、三菱化学アナリテック社製・ハイレスタUPを用い、JIS K 7194の規格に従って測定することができる。測定には標準のリングプローブ(URS)を用い、測定電圧は1000Vとし、測定位置を変えて5点の測定を行い、その平均値を表面比抵抗値とする。 The surface specific resistance can be measured according to the standard of JIS K 7194 using Hiresta UP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech. A standard ring probe (URS) is used for the measurement, the measurement voltage is 1000 V, the measurement position is changed, five points are measured, and the average value is the surface specific resistance value.
また、本発明に係るガスバリアーフィルムは、樹脂基材のガスバリアー層と反対側の面(他方の面)の表面粗さRaが、1.0〜3.0nmの範囲内であり、かつ、表面粗さRzが、10〜30nmの範囲内であることが好ましい。
すなわち、樹脂基材の前記他方の面に導電性層を設けた場合、当該導電性層の表面粗さRa及びRzが上記範囲内であることが好ましい。表面粗さRa及び表面粗さRzを、上記範囲内とすることによって、帯電ムラがより改善され、電子デバイスの発光ムラ改善につながる。
表面粗さRa及びRzは、一般的な方法で測定することができる。例えば、Veeco社製の非接触3次元表面形状粗さ計:Wyko NT9300を用いて行うことができる。
Further, the gas barrier film according to the present invention has a surface roughness Ra of the surface opposite to the gas barrier layer of the resin substrate (the other surface) within a range of 1.0 to 3.0 nm, and The surface roughness Rz is preferably in the range of 10 to 30 nm.
That is, when a conductive layer is provided on the other surface of the resin base material, the surface roughness Ra and Rz of the conductive layer is preferably within the above range. By setting the surface roughness Ra and the surface roughness Rz within the above ranges, charging unevenness is further improved, leading to improvement in light emission unevenness of the electronic device.
The surface roughness Ra and Rz can be measured by a general method. For example, it can be performed using a non-contact three-dimensional surface shape roughness meter: Wyko NT9300 manufactured by Veeco.
なお、本発明でいう「ガスバリアーフィルム」とは、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(略称:WVTR、温度:38℃、相対湿度(RH):100%)が1(g/m2・24h)以下のフィルムであることを意味する。
水蒸気透過度は、例えば、水蒸気透過度測定装置(商品名:パーマトラン モコン社製)により、38℃、100%RHの雰囲気下で測定することができる。
The “gas barrier film” as used in the present invention is a water vapor permeability (abbreviation: WVTR, temperature: 38 ° C., relative humidity (RH): 100%) measured by a method based on JIS K 7129-1992. It means that the film is 1 (g / m 2 · 24 h) or less.
The water vapor transmission rate can be measured, for example, with a water vapor transmission rate measuring device (trade name: manufactured by Permatran Mocon) in an atmosphere of 38 ° C. and 100% RH.
以下、ガスバリアーフィルムの各構成要素について説明する。
<導電性層>
導電性層は、樹脂基材の上記一方の面(ガスバリアー層側の面)、又は上記他方の面(ガスバリアー層側の面と反対側の面)のどちらに設けても良いが、ガスバリアー層側の面に設ける場合は最表層がガスバリアー層となるように設けることが好ましい。より好ましくは、ガスバリアー層側の面と反対側の面に設けることが好ましく、この場合、最表層が導電性層となるように設けることがさらに好ましい。
Hereinafter, each component of the gas barrier film will be described.
<Conductive layer>
The conductive layer may be provided on either the one surface (surface on the gas barrier layer side) or the other surface (surface opposite to the surface on the gas barrier layer side) of the resin base material. When provided on the surface on the barrier layer side, the outermost layer is preferably provided as a gas barrier layer. More preferably, it is preferably provided on the surface opposite to the surface on the gas barrier layer side, and in this case, it is further preferable that the outermost layer be a conductive layer.
導電性層は、導電性の微粒子を硬化するバインダー樹脂に分散した塗布液を塗布し、乾燥、硬化して形成することが好ましい。
(導電性の微粒子)
導電性の微粒子としては、導電性を有する金属酸化物微粒子であれば特に制限はないが、例えば、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ等の酸化スズ系微粒子、酸化チタン等の酸化チタン系微粒子、酸化セリウム等の酸化セリウム系微粒子、酸化ジルコニウム等の酸化ジルコニウム系微粒子、酸化アルミニウム等の酸化アルミニウム系微粒子、酸化ケイ素等の酸化ケイ素系微粒子、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム等の酸化インジウム系微粒子、酸化アンチモン等の酸化アンチモン系微粒子、アンチモン酸亜鉛、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛等の酸化亜鉛系微粒子等が挙げられる。
これらの中では、酸化スズ系微粒子、酸化インジウム系微粒子、酸化亜鉛系微粒子、酸化アンチモン系微粒子が好ましい。高導電性及び高透明性を得られる点で、特に、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、リンドープ酸化スズ(PTO)、フッ素ドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、酸化アンチモンが好ましい。
The conductive layer is preferably formed by applying a coating liquid dispersed in a binder resin that cures conductive fine particles, followed by drying and curing.
(Conductive fine particles)
The conductive fine particles are not particularly limited as long as they are conductive metal oxide fine particles. For example, tin oxide-based fine particles such as tin oxide, antimony-doped tin oxide, phosphorus-doped tin oxide, and fluorine-doped tin oxide; Titanium oxide fine particles such as titanium, cerium oxide fine particles such as cerium oxide, zirconium oxide fine particles such as zirconium oxide, aluminum oxide fine particles such as aluminum oxide, silicon oxide fine particles such as silicon oxide, indium oxide, tin-doped indium oxide Indium oxide-based fine particles such as antimony oxide, antimony oxide-based fine particles such as antimony oxide, and zinc oxide-based fine particles such as zinc antimonate, zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, and gallium-doped zinc oxide.
Among these, tin oxide-based fine particles, indium oxide-based fine particles, zinc oxide-based fine particles, and antimony oxide-based fine particles are preferable. In terms of obtaining high conductivity and high transparency, in particular, tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO), phosphorus-doped tin oxide (PTO), fluorine-doped tin oxide, tin-doped indium oxide (ITO), aluminum-doped zinc oxide, Gallium-doped zinc oxide, zinc antimonate and antimony oxide are preferred.
導電性の微粒子の平均粒子径は、平均一次粒子径として10〜120nmの範囲内であることが好ましい。また、溶媒に分散した状態で用いることが好ましい。平均一次粒子径を10nm以上とすることで、過度な凝集を起こさずに分散が可能となり、安定した分散物が得られるようになる。また、平均一次粒子径を120nm以下とすることで、光散乱を生じさせず、透明性を高めることができる。 The average particle diameter of the conductive fine particles is preferably in the range of 10 to 120 nm as the average primary particle diameter. Moreover, it is preferable to use in the state disperse | distributed to the solvent. By setting the average primary particle size to 10 nm or more, dispersion can be performed without causing excessive aggregation, and a stable dispersion can be obtained. Further, by setting the average primary particle diameter to 120 nm or less, light scattering is not caused and transparency can be improved.
導電性の微粒子の市販品としては、日産化学工業製:サンエポックEFR−6N、サンエポックEFR−6NP(五酸化アンチモン)、石原産業製:SN−100P(ATO)、FS−10P(ATO)、SN−102P(ATO)、FS−12P(ATO)、ET−300W(ATO被覆酸化チタン)、三菱マテリアル製:T−1(ITO)、S−1200、S−2000(酸化スズ)、EPT−1−5L(ATO)、EP SP−2(PTO)、三井金属製:パストラン(ITO、ATO)、シーアイ化成製:ナノテックITO、ナノテックSnO2、触媒化成工業製:TL−20(ATO)、TL−30(ATO)、TL−30S(PTO)、TL−120(ITO)、TL−130(ITO)、ハクスイテック製:PazetCK(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、PazetGK(ガリウムドープ酸化亜鉛)、堺化学工業製:SC−18(アルミニウムドープ酸化亜鉛)等が挙げられる。これらを定法により、適宜分散して用いることができる。 As a commercial item of conductive fine particles, manufactured by Nissan Chemical Industries: San Epoque EFR-6N, San Epoque EFR-6NP (antimony pentoxide), manufactured by Ishihara Sangyo: SN-100P (ATO), FS-10P (ATO), SN-102P (ATO), FS-12P (ATO), ET-300W (ATO-coated titanium oxide), manufactured by Mitsubishi Materials: T-1 (ITO), S-1200, S-2000 (tin oxide), EPT-1 -5L (ATO), EPSP-2 (PTO), Mitsui Metals: Pastoran (ITO, ATO), CI Kasei: Nanotech ITO, Nanotech SnO2, Catalytic Chemical Industries: TL-20 (ATO), TL-30 (ATO), TL-30S (PTO), TL-120 (ITO), TL-130 (ITO), manufactured by Hakusui Tech: PazetCK (A Miniumudopu zinc oxide), PazetGK (gallium-doped zinc oxide), manufactured by Sakai Chemical Industry Co.: SC-18 (aluminum-doped zinc oxide) and the like. These can be appropriately dispersed and used by a conventional method.
また、導電性の無機微粒子の溶媒分散物の市販品としては、日産化学工業製:セルナックスCX-Z610M-F2、CX-Z603M-F2、CX-Z410K(以上アンチモン酸亜鉛)、セルナックス CX-S204IP、CX-S501M、CX-S505M(以上PTO)、日揮触媒化成製:ELECOMシリーズ(ATO)等が挙げられる。 Commercially available solvent dispersions of conductive inorganic fine particles include: Nissan Chemical Co., Ltd .: Celnax CX-Z610M-F2, CX-Z603M-F2, CX-Z410K (Zinc Antimonate), Cellnax CX- S204IP, CX-S501M, CX-S505M (above PTO), JGC Catalysts & Chemicals: ELECOM series (ATO), and the like.
(バインダー樹脂)
バインダー樹脂としては、後述する平滑層に用いられる熱硬化性樹脂材料、又は感光性樹脂材料を好ましく用いることができる。
その他、特開2011−99056号公報に記載の導電性を有する(メタ)アクリル系樹脂ポリマーを用いることができる。
また、導電性層の形成では、上述の感光性樹脂材料に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。
(Binder resin)
As the binder resin, a thermosetting resin material or a photosensitive resin material used for a smooth layer described later can be preferably used.
In addition, a (meth) acrylic resin polymer having conductivity described in JP2011-99056A can be used.
Moreover, in formation of an electroconductive layer, additives, such as antioxidant, a ultraviolet absorber, a plasticizer, can be added to the above-mentioned photosensitive resin material as needed. In addition, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing the film from generating pinholes.
表面比抵抗を本発明の範囲に調整するためには、導電性の微粒子とバインダー樹脂の比率及び導電性層の厚さ等を制御することによって行うことができる。例えば、導電性の微粒子の比率を増加させると表面比抵抗が減少し、厚さを厚くすると表面比抵抗が減少する。
本発明では、導電性の微粒子/バインダー樹脂の質量比率は、20/80〜80/20の範囲内であることが好ましく、30/70〜70/30の範囲内であることがより好ましく、40/60〜60/40の範囲内であることがさらに好ましい。
導電性の微粒子/バインダー樹脂の比率を、20/80〜80/20の範囲内とすることによって、バインダー樹脂に対する導電性の微粒子の比率が高くなり過ぎることがなく、導電性層が脆くなって、搬送時の擦れ等で傷が生じたり、剥離欠落したりする懸念が生じることがない。
導電性層の厚さは、0.1〜5.0μmの範囲内であることが好ましく、0.2〜3.0μmの範囲内であることがより好ましい。
In order to adjust the surface specific resistance within the range of the present invention, the ratio of the conductive fine particles to the binder resin, the thickness of the conductive layer, and the like can be controlled. For example, when the ratio of the conductive fine particles is increased, the surface specific resistance is decreased, and when the thickness is increased, the surface specific resistance is decreased.
In the present invention, the mass ratio of the conductive fine particles / binder resin is preferably in the range of 20/80 to 80/20, more preferably in the range of 30/70 to 70/30. More preferably, it is within the range of / 60 to 60/40.
By setting the ratio of the conductive fine particles / binder resin within the range of 20/80 to 80/20, the ratio of the conductive fine particles to the binder resin does not become too high, and the conductive layer becomes brittle. There is no concern that scratches may occur due to rubbing or the like during conveyance, or peeling may be lost.
The thickness of the conductive layer is preferably in the range of 0.1 to 5.0 μm, and more preferably in the range of 0.2 to 3.0 μm.
<樹脂基材>
本発明のガスバリアーフィルムに用いられる樹脂基材としては、例えば、プラスチックフィルムが用いられる。
用いられるプラスチックフィルムは、ガスバリアー層、導電性層等を保持できるフィルムであれば材質、厚さ等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。
前記プラスチックフィルムとしては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
<Resin substrate>
As a resin base material used for the gas barrier film of the present invention, for example, a plastic film is used.
The plastic film used is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold a gas barrier layer, a conductive layer and the like, and can be appropriately selected according to the purpose of use.
Specific examples of the plastic film include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and polyetherimide. Resin, Cellulose acylate resin, Polyurethane resin, Polyether ether ketone resin, Polycarbonate resin, Alicyclic polyolefin resin, Polyarylate resin, Polyether sulfone resin, Polysulfone resin, Cycloolefin copolymer, Fluorene ring modified polycarbonate resin, Alicyclic Examples thereof include thermoplastic resins such as modified polycarbonate resins, fluorene ring-modified polyester resins, and acryloyl compounds.
本発明に係るガスバリアーフィルムを有機EL素子等の電子デバイスの基板として使用する場合は、前記樹脂基材は耐熱性を有する素材からなることが好ましい。
具体的には、線膨張係数が15〜100ppm/Kの範囲内で、かつガラス転移温度(Tg)が100〜300℃の範囲内の樹脂基材が使用される。
該樹脂基材は、電子部品用途、ディスプレイ用積層フィルムとしての必要条件を満たしている。すなわち、これらの用途に本発明のガスバリアーフィルムを用いる場合、ガスバリアーフィルムは、150℃以上の工程に曝されることがある。この場合、ガスバリアーフィルムにおける樹脂基材の線膨張係数が15〜100ppm/Kの範囲内であれば、ガスバリアーフィルムを前記のような温度の工程に流す際に基板寸法が安定し、熱膨張及び収縮に伴い、遮断性性能が劣化する不都合や、又は、熱工程に耐えられないという不具合が生じにくくなる。また、フィルムがガラスのように割れてしまいフレキシビリティが劣化することも防止できる。
When the gas barrier film according to the present invention is used as a substrate for an electronic device such as an organic EL element, the resin base material is preferably made of a heat-resistant material.
Specifically, a resin base material having a linear expansion coefficient in the range of 15 to 100 ppm / K and a glass transition temperature (Tg) in the range of 100 to 300 ° C. is used.
The resin base material satisfies the necessary conditions as a laminated film for electronic parts and displays. That is, when the gas barrier film of the present invention is used for these applications, the gas barrier film may be exposed to a process at 150 ° C. or higher. In this case, if the linear expansion coefficient of the resin base material in the gas barrier film is in the range of 15 to 100 ppm / K, the substrate dimensions are stabilized when the gas barrier film is passed through the temperature process as described above, and the thermal expansion is performed. In addition, with the shrinkage, inconvenience that the blocking performance is deteriorated or a problem that it cannot withstand the heat process is less likely to occur. Further, it is possible to prevent the film from being broken like glass and the flexibility is deteriorated.
樹脂基材のTgや線膨張係数は、添加剤などによって調整することができる。
樹脂基材として用いることができる熱可塑性樹脂のより好ましい具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET:70℃)、ポリエチレンナフタレート(PEN:120℃)、ポリカーボネート(PC:140℃)、脂環式ポリオレフィン(例えば日本ゼオン株式会社製、ゼオノア(登録商標)1600:160℃)、ポリアリレート(PAr:210℃)、ポリエーテルスルホン(PES:220℃)、ポリスルホン(PSF:190℃)、シクロオレフィンコポリマー(COC:特開2001−150584号公報に記載の化合物:162℃)、ポリイミド(例えば三菱ガス化学株式会社製、ネオプリム(登録商標):260℃)、フルオレン環変性ポリカーボネート(BCF−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:225℃)、脂環変性ポリカーボネート(IP−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:205℃)、アクリロイル化合物(特開2002−80616号公報に記載の化合物:300℃以上)等が挙げられる(括弧内はTgを示す)。
The Tg and linear expansion coefficient of the resin base material can be adjusted by an additive or the like.
More preferable specific examples of the thermoplastic resin that can be used as the resin substrate include, for example, polyethylene terephthalate (PET: 70 ° C.), polyethylene naphthalate (PEN: 120 ° C.), polycarbonate (PC: 140 ° C.), and alicyclic ring. Polyolefin (for example, ZEONOR (registered trademark) 1600: 160 ° C) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., polyarylate (PAr: 210 ° C), polyethersulfone (PES: 220 ° C), polysulfone (PSF: 190 ° C), cycloolefin Copolymer (COC: Compound described in JP-A No. 2001-150584: 162 ° C.), polyimide (for example, Neoprim (registered trademark): 260 ° C. manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), fluorene ring-modified polycarbonate (BCF-PC: special Kai 2000-227603 Compound described in JP: 225 ° C.), alicyclic modified polycarbonate (IP-PC: compound described in JP-A No. 2000-227603: 205 ° C.), acryloyl compound (compound described in JP-A No. 2002-80616): 300 (In the parentheses indicate Tg).
本発明に係るガスバリアーフィルムは、有機EL素子等の電子デバイスとして利用されることから、プラスチックフィルムは透明であることが好ましい。すなわち、光線透過率が通常80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。 Since the gas barrier film according to the present invention is used as an electronic device such as an organic EL element, the plastic film is preferably transparent. That is, the light transmittance is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
光線透過率は、JIS K7105:1981に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率及び散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。
ただし、本発明に係るガスバリアーフィルムをディスプレイ用途に用いる場合であっても、観察側に設置しない場合などは必ずしも透明性が要求されない。したがって、このような場合は、プラスチックフィルムとして不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。
The light transmittance is calculated by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS K7105: 1981, that is, using an integrating sphere light transmittance measuring device, and subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance. can do.
However, even when the gas barrier film according to the present invention is used for display, transparency is not necessarily required when it is not installed on the observation side. Therefore, in such a case, an opaque material can be used as the plastic film. Examples of the opaque material include polyimide, polyacrylonitrile, and known liquid crystal polymers.
本発明に係るガスバリアーフィルムに用いられるプラスチックフィルムの厚さは、用途によって適宜選択されるため特に制限がないが、典型的には1〜800μmの範囲内であり、好ましくは10〜200μmの範囲内である。これらのプラスチックフィルムは、透明導電層、プライマー層等の機能層を有していてもよい。機能層については、上述したもののほか、特開2006−289627号公報の段落番号「0036」〜「0038」に記載されているものを好ましく採用できる。
また、上記に挙げた樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでも良い。
The thickness of the plastic film used for the gas barrier film according to the present invention is appropriately selected depending on the application and is not particularly limited, but is typically in the range of 1 to 800 μm, preferably in the range of 10 to 200 μm. Is within. These plastic films may have functional layers such as a transparent conductive layer and a primer layer. As the functional layer, in addition to those described above, those described in paragraph numbers “0036” to “0038” of JP-A-2006-289627 can be preferably employed.
Moreover, the unstretched film may be sufficient as the resin base material quoted above, and a stretched film may be sufficient as it.
本発明で用いられる基材は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、又は基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。 The base material used in the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular simultaneous biaxial stretching, etc. A stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the base material, but is preferably 2 to 10 times in each of the vertical axis direction and the horizontal axis direction.
基材の少なくとも本発明に係るガスバリアー層を設ける側には、密着性向上のための公知の種々の処理、例えばコロナ放電処理、火炎処理、酸化処理、又はプラズマ処理等を行うことが好ましく、必要に応じて上記処理を組み合わせて行うことがより好ましい。 It is preferable to perform various known treatments for improving adhesion, such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, or plasma treatment, on at least the side of the substrate on which the gas barrier layer according to the present invention is provided, It is more preferable to combine the above treatments as necessary.
<種々の機能を有する層>
本発明のガスバリアーフィルムにおいては、種々の機能を有する層を設けることができる。
(アンカーコート層)
本発明に係るガスバリアー層を形成する側の基材の表面には、ガスバリアー層との密着性の向上を目的として、アンカーコート層を形成してもよい。
<Layers with various functions>
In the gas barrier film of the present invention, layers having various functions can be provided.
(Anchor coat layer)
An anchor coat layer may be formed on the surface of the base material on the side on which the gas barrier layer according to the present invention is formed for the purpose of improving the adhesion with the gas barrier layer.
アンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、及びアルキルチタネート等を単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。 As anchor coating agents used in the anchor coat layer, polyester resins, isocyanate resins, urethane resins, acrylic resins, ethylene vinyl alcohol resins, vinyl modified resins, epoxy resins, modified styrene resins, modified silicone resins, alkyl titanates, etc. are used alone. Or in combination of two or more.
これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により支持体上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1〜5.0g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。 Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the support by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5.0 g / m 2 (dry state).
また、アンカーコート層は、物理蒸着法又は化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008−142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化ケイ素を主体とした無機膜を形成することもできる。又は、特開2004−314626号公報に記載されているようなアンカーコート層を形成することで、その上に気相法により無機薄膜を形成する際に、基材側から発生するガスをある程度遮断して、無機薄膜の組成を制御するといった目的でアンカーコート層を形成することもできる。
また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5〜10μm程度が好ましい。
The anchor coat layer can also be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. For example, as described in JP-A-2008-142941, an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like. Alternatively, by forming an anchor coat layer as described in JP 2004-314626 A, when an inorganic thin film is formed thereon by a vapor phase method, the gas generated from the substrate side is blocked to some extent. Thus, an anchor coat layer can be formed for the purpose of controlling the composition of the inorganic thin film.
The thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10 μm.
(平滑層)
本発明のガスバリアーフィルムにおいては、樹脂基材とガスバリアー層との間に、平滑層を有してもよい。また、樹脂基材の裏面(ガスバリアー層と反対側の面)にも平滑層を設けてもよい。この場合、樹脂基材と導電性層の間に平滑層を設けることが好ましい。本発明に用いられる平滑層は、突起等が存在する樹脂基材の粗面を平坦化し、又は樹脂基材に存在する突起によりガスバリアー層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性材料、又は、熱硬化性材料を硬化させて作製される。
(Smooth layer)
In the gas barrier film of this invention, you may have a smooth layer between a resin base material and a gas barrier layer. Moreover, you may provide a smooth layer also in the back surface (surface on the opposite side to a gas barrier layer) of a resin base material. In this case, it is preferable to provide a smooth layer between the resin substrate and the conductive layer. The smooth layer used in the present invention flattens the rough surface of the resin base material on which protrusions and the like are present, or fills in the unevenness and pinholes generated in the gas barrier layer by the protrusions existing on the resin base material. Is provided. Such a smooth layer is basically produced by curing a photosensitive material or a thermosetting material.
平滑層の感光性材料としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。
具体的には、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標)シリーズを用いることができる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。
As the photosensitive material of the smooth layer, for example, a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved.
Specifically, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR (registered trademark) series manufactured by JSR Corporation can be used. It is also possible to use any mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule can be used. There are no particular restrictions.
熱硬化性材料として具体的には、クラリアント社製のトゥットプロムシリーズ(有機ポリシラザン)、セラミックコート株式会社製のSP COAT耐熱クリアー塗料、株式会社アデカ製のナノハイブリッドシリコーン、DIC株式会社製のユニディック(登録商標)V−8000シリーズ、EPICLON(登録商標) EXA−4710(超高耐熱性エポキシ樹脂)、信越化学工業株式会社製の各種シリコン樹脂、日東紡株式会社製の無機・有機ナノコンポジット材料SSGコート、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。この中でも特に耐熱性を有するエポキシ樹脂ベースの材料であることが好ましい。 Specific examples of thermosetting materials include TutProm Series (Organic Polysilazane) manufactured by Clariant, SP COAT heat-resistant clear paint manufactured by Ceramic Co., Ltd., Nanohybrid Silicone manufactured by Adeka, and Unidic manufactured by DIC. (Registered trademark) V-8000 series, EPICLON (registered trademark) EXA-4710 (ultra-high heat resistant epoxy resin), various silicon resins manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., inorganic / organic nanocomposite material SSG manufactured by Nittobo Co., Ltd. Examples include coats, thermosetting urethane resins composed of acrylic polyols and isocyanate prepolymers, phenol resins, urea melamine resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, and silicon resins. Among these, an epoxy resin-based material having heat resistance is particularly preferable.
平滑層の形成方法は、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、又は、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。
平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。
The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.
In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used in order to improve the film formability and prevent the generation of pinholes in the film.
平滑層の厚さとしては、フィルムの耐熱性を向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にする観点から、1〜10μmの範囲内が好ましく、さらに好ましくは、2〜7μmの範囲内にすることが好ましい。
平滑層の平滑性は、JIS B 0601:2001で規定される表面粗さで表現される値で、十点平均粗さRzが、10〜30nmの範囲内であることが好ましい。この範囲であれば、バリアー層を塗布形式で塗布した場合であっても、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合であっても塗布性が損なわれることが少なく、また、塗布後の凹凸を平滑化することも容易である。
The thickness of the smooth layer is preferably in the range of 1 to 10 μm, more preferably in the range of 2 to 7 μm, from the viewpoint of improving the heat resistance of the film and facilitating balance adjustment of the optical properties of the film. It is preferable to do.
The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness defined by JIS B 0601: 2001, and the ten-point average roughness Rz is preferably in the range of 10 to 30 nm. If it is this range, even if it is a case where a barrier layer is apply | coated by the application type, even if it is a case where a coating means contacts the smooth layer surface by application methods, such as a wire bar and a wireless bar, applicability | paintability will be impaired. In addition, it is easy to smooth the unevenness after coating.
(ブリードアウト防止層)
本発明のガスバリアーフィルムは、上記平滑層を設けた面とは反対側の基材面にブリードアウト防止層を有してもよい。
ブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルムを加熱した際に、平滑層を有するフィルム中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染してしまう現象を抑制する目的で、平滑層を有する基材の反対面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。
(Bleed-out prevention layer)
The gas barrier film of the present invention may have a bleed-out preventing layer on the base material surface opposite to the surface on which the smooth layer is provided.
The bleed-out prevention layer is for the purpose of suppressing the phenomenon that, when a film having a smooth layer is heated, unreacted oligomers etc. migrate from the film having the smooth layer to the surface and contaminate the contact surface. , Provided on the opposite surface of the substrate having a smooth layer. The bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.
ブリードアウト防止層に、ハードコート剤として含ませることが可能な重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物又は分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を挙げることができる。 The unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group that can be contained as a hard coat agent in the bleed-out prevention layer is a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule. Or the monounsaturated organic compound etc. which have one polymerizable unsaturated group in a molecule | numerator can be mentioned.
その他の添加剤として、マット剤を含有してもよい。マット剤としては平均粒子径が0.1〜5μm程度の無機粒子が好ましい。このような無機粒子としては、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の1種又は2種以上を併せて使用することができる。 As other additives, a matting agent may be contained. As the matting agent, inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 μm are preferable. As such inorganic particles, one or more of silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide and the like can be used in combination. .
ここで無機粒子からなるマット剤は、ハードコート剤の固形分100質量部に対して2質量部以上、好ましくは4質量部以上、より好ましくは6質量部以上、20質量部以下、好ましくは18質量部以下、より好ましくは16質量部以下の割合で混合されていることが望ましい。 Here, the matting agent composed of inorganic particles is 2 parts by mass or more, preferably 4 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, preferably 18 parts per 100 parts by mass of the solid content of the hard coat agent. It is desirable that they are mixed in a proportion of not more than part by mass, more preferably not more than 16 parts by mass.
また、ブリードアウト防止層は、ハードコート剤及びマット剤の他の成分として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。
以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、マット剤、及び必要に応じて他の成分を配合して、適宜必要に応じて用いる希釈溶剤によって塗布液として調製し、当該塗布液を支持体フィルム表面に従来公知の塗布方法によって塗布した後、電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。
The bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like as other components of the hard coat agent and the mat agent.
The bleed-out prevention layer as described above is mixed with a hard coat agent, a matting agent, and other components as necessary, and is prepared as a coating solution by using a diluent solvent as necessary, and supports the coating solution. It can form by apply | coating to a body film surface by a conventionally well-known coating method, and then irradiating with ionizing radiation and making it harden | cure.
なお、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる100〜400nmの範囲内、好ましくは200〜400nmの範囲内の波長領域の紫外線を照射する、又は走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射することにより行うことができる。 In addition, as a method of irradiating ionizing radiation, ultraviolet rays having a wavelength range of 100 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm, emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp or the like. Or an electron beam in a wavelength region of 100 nm or less emitted from a scanning or curtain type electron beam accelerator.
ブリードアウト防止層の厚さとしては、フィルムの耐熱性を向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にし、かつ、ガスバリアーフィルムの片面のみにブリードアウト防止層を設けた場合のカールを防止する観点から、1〜10μmの範囲内が好ましく、さらに好ましくは、2〜7μmの範囲内にすることが好ましい。 The thickness of the bleed-out prevention layer improves the heat resistance of the film, facilitates the balance adjustment of the optical properties of the film, and prevents curling when a bleed-out prevention layer is provided only on one side of the gas barrier film. From the viewpoint of achieving this, it is preferably in the range of 1 to 10 μm, and more preferably in the range of 2 to 7 μm.
<ガスバリアー層>
本発明に係るガスバリアー層は、上記樹脂基材の一方の面に形成される層である。ガスバリアー層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよいが、ガスバリアー層の少なくとも1層がポリシラザンを含有する層にエネルギーを印加することによって形成された層である。
ガスバリアー層の形成方法は、少なくとも1層のガスバリアー層が、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布及び乾燥して得られる塗膜に対して、エネルギーを印加し形成する方法(以下、単に塗膜形成法とも称する)であればよく、その他のガスバリアー層の形成方法は、特に制限されないが、物理気相成長法(PVD法)、化学気相成長法(CVD法)などの真空成膜法、塗膜形成法が挙げられる。
<Gas barrier layer>
The gas barrier layer according to the present invention is a layer formed on one surface of the resin base material. The gas barrier layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers, but at least one of the gas barrier layers is a layer formed by applying energy to a layer containing polysilazane.
The gas barrier layer is formed by applying energy to at least one gas barrier layer obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane (hereinafter simply referred to as a coating film). The formation method of the other gas barrier layer is not particularly limited, but vacuum film formation methods such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) And a coating film forming method.
ガスバリアー層が2層以上の積層構造である場合、各ガスバリアー層は同じ組成であってもよいし異なる組成であってもよい。
ガスバリアー層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、10〜1000nm程度であることが好ましく、50〜500nmの範囲内であることがより好ましい。この範囲であれば、ガスバリアー性と屈曲時のクラック耐性とのバランスが良好となり好ましい。すなわち、ガスバリアー性が良好で、かつ、屈曲時にクラックが発生しにくくなる。
以下、塗膜形成法及び真空成膜法について説明する。
When the gas barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the gas barrier layers may have the same composition or different compositions.
The thickness of the gas barrier layer (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is preferably about 10 to 1000 nm, and more preferably in the range of 50 to 500 nm. Within this range, the balance between gas barrier properties and crack resistance at the time of bending is good, which is preferable. That is, the gas barrier property is good and cracks are hardly generated during bending.
Hereinafter, the coating film forming method and the vacuum film forming method will be described.
(塗膜形成法)
本発明に係るガスバリアー層のうち少なくとも1層は、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布して形成される塗膜に、さらにエネルギーを印加して形成する方法(塗膜形成法)で形成される。このエネルギーの印加により、ガスバリアー層はガスバリアー性を発現する。
ポリシラザンとは、ケイ素−窒素結合を有するポリマーであり、Si−N、Si−H、N−H等の結合を有するSiO2、Si3N4、及び両方の中間固溶体SiOxNy等のセラミック前駆体無機ポリマーである。
(Coating film formation method)
At least one of the gas barrier layers according to the present invention is formed by a method (coating film forming method) in which energy is further applied to a coating film formed by applying a coating liquid containing polysilazane. . By applying this energy, the gas barrier layer exhibits gas barrier properties.
Polysilazane is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and ceramics such as SiO 2 , Si 3 N 4 , and both intermediate solid solutions SiO x N y having bonds such as Si—N, Si—H, and N—H. It is a precursor inorganic polymer.
具体的には、ポリシラザンは、好ましくは下記の構造を有する。
ここで、アルキル基としては、炭素原子数1〜8の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基が挙げられる。より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などがある。
また、アリール基としては、炭素原子数6〜30のアリール基が挙げられる。より具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などの非縮合炭化水素基;ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基などの縮合多環炭化水素基が挙げられる。
(トリアルコキシシリル)アルキル基としては、炭素原子数1〜8のアルコキシ基で置換されたシリル基を有する炭素原子数1〜8のアルキル基が挙げられる。より具体的には、3−(トリエトキシシリル)プロピル基、3−(トリメトキシシリル)プロピル基などが挙げられる。
Specifically, the polysilazane preferably has the following structure.
Here, as an alkyl group, a C1-C8 linear, branched or cyclic alkyl group is mentioned. More specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n -Hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
Moreover, as an aryl group, a C6-C30 aryl group is mentioned. More specifically, non-condensed hydrocarbon groups such as phenyl group, biphenyl group, terphenyl group; pentarenyl group, indenyl group, naphthyl group, azulenyl group, heptaenyl group, biphenylenyl group, fluorenyl group, acenaphthylenyl group, preadenenyl group A condensed polycyclic hydrocarbon group such as an Can be mentioned.
Examples of the (trialkoxysilyl) alkyl group include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having a silyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. More specifically, 3- (triethoxysilyl) propyl group, 3- (trimethoxysilyl) propyl group and the like can be mentioned.
上記R1〜R3に場合によって存在する置換基は、特に制限はないが、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基(−OH)、メルカプト基(−SH)、シアノ基(−CN)、スルホ基(−SO3H)、カルボキシ基(−COOH)、ニトロ基(−NO2)などがある。なお、場合によって存在する置換基は、置換するR1〜R3と同じとなることはない。例えば、R1〜R3がアルキル基の場合には、さらにアルキル基で置換されることはない。
これらのうち、好ましくは、R1、R2及びR3は、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、フェニル基、ビニル基、3−(トリエトキシシリル)プロピル基又は3−(トリメトキシシリルプロピル)基である。
The substituent optionally present in R 1 to R 3 is not particularly limited. For example, an alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group (—OH), a mercapto group (—SH), a cyano group (—CN), There are a sulfo group (—SO 3 H), a carboxy group (—COOH), a nitro group (—NO 2 ), and the like. Incidentally, the optional substituents may not be the same as R 1 to R 3 to be replaced. For example, when R 1 to R 3 are alkyl groups, they are not further substituted with an alkyl group.
Of these, R 1 , R 2 and R 3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, a vinyl group, 3 -(Triethoxysilyl) propyl group or 3- (trimethoxysilylpropyl) group.
また、上記一般式(I)において、nは、整数であり、一般式(I)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。
上記一般式(I)で表される構造を有する化合物において、好ましい態様の一つは、R1、R2及びR3の全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザン(PHPSともいう。)である。
又は、ポリシラザンとしては、下記一般式(II)で表される構造を有する。
In the general formula (I), n is an integer, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (I) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. preferable.
In the compound having the structure represented by the general formula (I), one of preferable embodiments is perhydropolysilazane (also referred to as PHPS) in which all of R 1 , R 2, and R 3 are hydrogen atoms.
Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (II).
また、上記一般式(II)において、n′及びpは、整数であり、一般式(II)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n′及びpは、同じであっても又は異なるものであってもよい。 In the general formula (II), n ′ and p are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (II) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. Is preferred. Note that n ′ and p may be the same or different.
上記一般式(II)のポリシラザンのうち、R1′、R3′及びR6′が各々水素原子を表し、R2′、R4′及びR5′が各々メチル基を表す化合物;R1′、R3′及びR6′が各々水素原子を表し、R2′、R4′が各々メチル基を表し、R5′がビニル基を表す化合物;R1′、R3′、R4′及びR6′が各々水素原子を表し、R2′及びR5′が各々メチル基を表す化合物が好ましい。
又は、ポリシラザンとしては、下記一般式(III)で表される構造を有する。
Among the polysilazanes of the general formula (II), R 1 ′ , R 3 ′ and R 6 ′ each represent a hydrogen atom, and R 2 ′ , R 4 ′ and R 5 ′ each represent a methyl group; R 1 ′ , R 3 ′ and R 6 ′ each represent a hydrogen atom, R 2 ′ and R 4 ′ each represent a methyl group, and R 5 ′ represents a vinyl group; R 1 ′ , R 3 ′ and R 4 Preferred are compounds in which ' and R 6' each represent a hydrogen atom, and R 2 ' and R 5' each represent a methyl group.
Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (III).
また、上記一般式(III)において、n″、p″及びqは、整数であり、一般式(III)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n″、p″及びqは、同じであっても又は異なるものであってもよい。 In the general formula (III), n ″, p ″ and q are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (III) has a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. Preferably, it is defined. Note that n ″ , p ″ and q may be the same or different.
上記一般式(III)のポリシラザンのうち、R1″、R3″及びR6″が各々水素原子を表し、R2″、R4″、R5″及びR8″が各々メチル基を表し、R9″が(トリエトキシシリル)プロピル基を表し、R7″がアルキル基又は水素原子を表す化合物が好ましい。 Among the polysilazanes of the general formula (III), R 1 ″ , R 3 ″ and R 6 ″ each represent a hydrogen atom, and R 2 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ and R 8 ″ each represent a methyl group. , R 9 ″ represents a (triethoxysilyl) propyl group, and R 7 ″ represents an alkyl group or a hydrogen atom.
一方、そのSiと結合する水素原子部分の一部がアルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地である基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。このため、用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。 On the other hand, the organopolysilazane in which a part of the hydrogen atom portion bonded to Si is substituted with an alkyl group or the like has improved adhesion to the base material as a base by having an alkyl group such as a methyl group and is hard. The ceramic film made of brittle polysilazane can be toughened, and there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. For this reason, perhydropolysilazane and organopolysilazane may be selected as appropriate according to the application, and may be used in combination.
パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は、数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)で、液体又は固体の物質があり、その状態は分子量により異なる。 Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. Its molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), and there is a liquid or solid substance, and its state varies depending on the molecular weight.
ポリシラザンは、有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままガスバリアー層形成用塗布液として使用することができる。
ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製の NN120−10、NN120−20、NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120−20、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。
Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a coating solution for forming a gas barrier layer.
Examples of commercially available polysilazane solutions include NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd. Is mentioned.
本発明で使用できるポリシラザンの別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)等の、低温でセラミック化するポリシラザンが挙げられる。 Other examples of polysilazanes that can be used in the present invention include, but are not limited to, for example, silicon alkoxide-added polysilazanes obtained by reacting silicon alkoxides with the above polysilazanes (Japanese Patent Laid-Open No. 5-23827), Glycidol-added polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852) obtained by reaction, alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (Japanese Patent Laid-Open No. 6-240208), metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, metal obtained by adding metal fine particles Fine particle added polysila Emissions, such as (JP-A-7-196986), and a polysilazane ceramic at low temperatures.
ポリシラザンを用いる場合、エネルギー印加前のガスバリアー層中におけるポリシラザンの含有率としては、ガスバリアー層の全質量を100質量%としたとき、100質量%でありうる。
また、ガスバリアー層がポリシラザン以外のものを含む場合には、層中におけるポリシラザンの含有率は、10〜99質量%の範囲内であることが好ましく、40〜95質量%の範囲内であることがより好ましく、特に好ましくは70〜95質量%の範囲内である。
When polysilazane is used, the content of polysilazane in the gas barrier layer before energy application can be 100% by mass when the total mass of the gas barrier layer is 100% by mass.
Further, when the gas barrier layer contains a material other than polysilazane, the content of polysilazane in the layer is preferably in the range of 10 to 99% by mass, and in the range of 40 to 95% by mass. Is more preferable, and particularly preferably in the range of 70 to 95% by mass.
《ガスバリアー層形成用塗布液》
ガスバリアー層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、ケイ素化合物を溶解できるものであれば特に制限されないが、ケイ素化合物と容易に反応してしまう水及び反応性基(例えば、ヒドロキシ基、又はアミン基等)を含まず、ケイ素化合物に対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。
具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類:例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ−及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)などを挙げることができる。
上記溶剤は、ケイ素化合物の溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されても又は2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
<< Gas barrier layer forming coating liquid >>
The solvent for preparing the coating liquid for forming the gas barrier layer is not particularly limited as long as it can dissolve the silicon compound, but water and reactive groups (for example, hydroxy group, easily reacting with the silicon compound). Or an amine group and the like, and an inert organic solvent with respect to the silicon compound is preferable, and an aprotic organic solvent is more preferable.
Specifically, the solvent includes an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, and turben. Hydrogen solvents; Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like.
The solvent is selected according to purposes such as the solubility of the silicon compound and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
ガスバリアー層形成用塗布液におけるケイ素化合物の濃度は、特に制限されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは1〜80質量%の範囲内、より好ましくは5〜50質量%の範囲内、さらに好ましくは10〜40質量%の範囲内である。 The concentration of the silicon compound in the gas barrier layer forming coating solution is not particularly limited, and varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating solution, but is preferably in the range of 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 5%. It is in the range of 50% by mass, more preferably in the range of 10-40% by mass.
ガスバリアー層形成用塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、N−複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。
この際添加する触媒の濃度としては、ケイ素化合物を基準としたとき、好ましくは0.1〜10質量%の範囲内、より好ましくは0.5〜7質量%の範囲内である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行による過剰なシラノール形成、及び膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。
The gas barrier layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming. As the catalyst applicable to the present invention, a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, Amine catalysts such as N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds. Of these, it is preferable to use an amine catalyst.
The concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably in the range of 0.5 to 7% by mass, based on the silicon compound. By setting the catalyst addition amount within this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, reduction in film density, increase in film defects, and the like.
ガスバリアー層形成用塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類;例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、縮合樹脂;例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル若しくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネート又はブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等である。 The following additives can be used in the gas barrier layer forming coating solution as necessary. For example, cellulose ethers, cellulose esters; for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc., natural resins; for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic resins; Aminoplasts, especially urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.
《ガスバリアー層形成用塗布液を塗布する方法》
ガスバリアー層形成用塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
塗布厚さは、好ましい厚さや目的に応じて適切に設定され得る。
<Method of applying gas barrier layer forming coating solution>
As a method of applying the gas barrier layer forming coating solution, a conventionally known appropriate wet coating method may be employed. Specific examples include spin coating method, roll coating method, flow coating method, ink jet method, spray coating method, printing method, dip coating method, casting film forming method, bar coating method, die coating method, gravure printing method and the like. It is done.
The coating thickness can be appropriately set according to the preferred thickness and purpose.
塗布液を塗布した後は、塗膜を乾燥させることが好ましい。塗膜を乾燥することによって、塗膜中に含有される有機溶媒を除去することができる。この際、塗膜に含有される有機溶媒は、全てを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の有機溶媒を残存させる場合であっても、好適なガスバリアー層が得られうる。なお、残存する溶媒は後に除去されうる。 After applying the coating solution, it is preferable to dry the coating film. By drying the coating film, the organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the organic solvent contained in the coating film may be dried or may be partially left. Even when a part of the organic solvent is left, a suitable gas barrier layer can be obtained. The remaining solvent can be removed later.
塗膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50〜200℃の範囲内であることが好ましい。
例えば、ガラス転位温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形等を考慮して150℃以下に設定することが好ましい。
上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。
乾燥時間は、短時間に設定することが好ましく、例えば、乾燥温度が150℃である場合には30分以内に設定することが好ましい。
また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下等のいずれの条件であってもよい。
Although the drying temperature of a coating film changes also with the base material to apply, it is preferable to exist in the range of 50-200 degreeC.
For example, when a polyethylene terephthalate substrate having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the substrate, the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or less in consideration of deformation of the substrate due to heat.
The temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like.
The drying time is preferably set to a short time. For example, when the drying temperature is 150 ° C., the drying time is preferably set within 30 minutes.
The drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere with a controlled oxygen concentration.
ガスバリアー層形成用塗布液を塗布して得られた塗膜は、エネルギーの印加前又はエネルギーの印加中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−5℃(温度25℃/湿度10%)以下であり、維持される時間はガスバリアー層の膜厚によって適宜設定することが好ましい。
ガスバリアー層の膜厚が1.0μm以下の条件においては、露点温度は−5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、−50℃以上であり、−40℃以上であることが好ましい。改質処理前、又は改質処理中に水分を除去することによって、シラノールに転化したガスバリアー層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。
The coating film obtained by applying the gas barrier layer forming coating solution may include a step of removing moisture before application of energy or during application of energy. As a method for removing moisture, a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature. A preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), a more preferable dew point temperature is −5 ° C. (temperature 25 ° C./humidity 10%) or lower, and the maintained time is the film thickness of the gas barrier layer. It is preferable to set appropriately.
Under the condition that the film thickness of the gas barrier layer is 1.0 μm or less, it is preferable that the dew point temperature is −5 ° C. or less and the maintaining time is 1 minute or more. The lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually −50 ° C. or higher and preferably −40 ° C. or higher. This is a preferred form from the viewpoint of promoting the dehydration reaction of the gas barrier layer converted to silanol by removing water before or during the reforming treatment.
(エネルギーの印加)
続いて、上記のようにして形成された塗膜に対して、エネルギーを印加し、ケイ素化合物の酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素等への転化反応を行い、ガスバリアー層がガスバリアー性を発現しうる無機薄膜への改質を行う。
ケイ素化合物の酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素等への転化反応は、公知の方法を適宜選択して適用することができる。
改質処理としては、具体的には、プラズマ処理、紫外線照射処理、加熱処理が挙げられる。ただし、加熱処理による改質の場合、ケイ素化合物の置換反応による酸化ケイ素膜又は酸窒化ケイ素層の形成には450℃以上の高温が必要であるため、プラスチック等のフレキシブル基板においては、適応が難しい。このため、熱処理は他の改質処理と組み合わせて行うことが好ましい。
したがって、改質処理としては、プラスチック基板への適応という観点から、より低温で、転化反応が可能なプラズマ処理や紫外線照射処理による転化反応が好ましい。以下、好ましい改質処理方法であるプラズマ処理、紫外線照射処理について説明する。
(Energy application)
Subsequently, energy is applied to the coating film formed as described above, and a conversion reaction of the silicon compound to silicon oxide or silicon oxynitride is performed, so that the gas barrier layer can exhibit gas barrier properties. Modification to inorganic thin film.
The conversion reaction of the silicon compound to silicon oxide or silicon oxynitride can be applied by appropriately selecting a known method.
Specific examples of the modification treatment include plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, and heat treatment. However, in the case of modification by heat treatment, formation of a silicon oxide film or a silicon oxynitride layer by a substitution reaction of a silicon compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, so it is difficult to adapt to a flexible substrate such as plastic. . For this reason, it is preferable to perform the heat treatment in combination with other reforming treatments.
Therefore, as the modification treatment, from the viewpoint of adapting to a plastic substrate, a plasma treatment capable of a conversion reaction at a lower temperature or a conversion reaction by ultraviolet irradiation treatment is preferable. Hereinafter, plasma treatment and ultraviolet irradiation treatment, which are preferable modification treatment methods, will be described.
《プラズマ処理》
本発明において、改質処理として用いることのできるプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、好ましくは大気圧プラズマ処理等を挙げることができる。
大気圧近傍でのプラズマCVD処理を行う大気圧プラズマCVD法は、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧にする必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために成膜速度が速く、さらには通常のCVD法の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて均質の膜が得られる。
大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガス又は長周期型周期表の第18族原子を含むガス、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。
《Plasma treatment》
In the present invention, a known method can be used as the plasma treatment that can be used as the modification treatment, and an atmospheric pressure plasma treatment or the like can be preferably used.
The atmospheric pressure plasma CVD method, which performs plasma CVD processing near atmospheric pressure, does not need to be reduced in pressure and is more productive than the plasma CVD method under vacuum. The film speed is high, and further, under a high pressure condition under atmospheric pressure as compared with the conditions of a normal CVD method, the gas mean free process is very short, so that a very homogeneous film can be obtained.
In the case of atmospheric pressure plasma treatment, as the discharge gas, nitrogen gas or a gas containing Group 18 atoms in the long-period periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like is used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
《紫外線照射処理》
改質処理の方法の一つとして、紫外線照射による処理が好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化ケイ素膜又は酸窒化ケイ素膜を形成することが可能である。
この紫外線照射により、基材が加熱され、セラミックス化(シリカ転化)に寄与するO2とH2Oや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化されるため、ポリシラザンが励起し、ポリシラザンのセラミックス化が促進され、また得られるガスバリアー層が一層緻密になる。紫外線照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。
<Ultraviolet irradiation treatment>
As one of the modification treatment methods, treatment by ultraviolet irradiation is preferable. Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and can form silicon oxide films or silicon oxynitride films with high density and insulation at low temperatures. It is.
By this ultraviolet irradiation, the base material is heated, and O 2 and H 2 O contributing to ceramicization (silica conversion), an ultraviolet absorber, and polysilazane itself are excited and activated. Ceramics are promoted and the resulting gas barrier layer becomes denser. Irradiation with ultraviolet rays is effective at any time after the formation of the coating film.
紫外線照射処理においては、常用されているいずれの紫外線発生装置を使用することも可能である。
なお、本発明でいう紫外線とは、一般には、10〜400nmの波長を有する電磁波をいうが、後述する真空紫外線(10〜200nm)処理以外の紫外線照射処理の場合は、好ましくは210〜375nmの紫外線を用いる。
紫外線の照射は、照射されるガスバリアー層を担持している基材がダメージを受けない範囲で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
In the ultraviolet irradiation treatment, any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
The ultraviolet ray referred to in the present invention generally refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 10 to 400 nm, but in the case of an ultraviolet irradiation treatment other than the vacuum ultraviolet ray (10 to 200 nm) treatment described later, it is preferably 210 to 375 nm. Use ultraviolet light.
In the irradiation with ultraviolet rays, it is preferable to set the irradiation intensity and the irradiation time as long as the substrate carrying the irradiated gas barrier layer is not damaged.
基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20〜300mW/cm2の範囲内、好ましくは50〜200mW/cm2の範囲内になるように基材−紫外線照射ランプ間の距離を設定し、0.1秒〜10分間の照射を行うことができる。 Taking a case where a plastic film is used as a base material, for example, a 2 kW (80 W / cm × 25 cm) lamp is used, and the strength of the base material surface is within a range of 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to The distance between the substrate and the ultraviolet irradiation lamp can be set so as to be within the range of 200 mW / cm 2 , and irradiation can be performed for 0.1 seconds to 10 minutes.
一般に、紫外線照射処理時の基材温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には、基材が変形したり、その強度が劣化したりする等、基材の特性が損なわれることになる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムの場合には、より高温での改質処理が可能である。したがって、この紫外線照射時の基材温度としては、一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。 In general, when the substrate temperature during ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or more, in the case of a plastic film or the like, the properties of the substrate are impaired, such as deformation of the substrate or deterioration of its strength. Become. However, in the case of a film having high heat resistance such as polyimide, a modification treatment at a higher temperature is possible. Accordingly, there is no general upper limit for the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in ultraviolet irradiation atmosphere, What is necessary is just to implement in air.
このような紫外線の発生手段としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ(172nm、222nm、308nmの単一波長、例えば、ウシオ電機株式会社製、株式会社エム・ディ・コム製など)、UV光レーザー、等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線をガスバリアー層に照射する際には、効率向上と均一な照射を達成する観点から、発生源からの紫外線を反射板で反射させてからガスバリアー層に当てることが好ましい。 Examples of such ultraviolet ray generating means include metal halide lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. Manufactured by M.D. Com Co., Ltd.), UV light laser, and the like, but are not particularly limited. In addition, when irradiating the generated ultraviolet ray to the gas barrier layer, it is preferable to apply the ultraviolet ray from the generation source to the gas barrier layer after reflecting the ultraviolet ray from the generation source with a reflector from the viewpoint of achieving efficiency improvement and uniform irradiation. .
紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、ガスバリアー層を表面に有する積層体を上記のような紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。
紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉を使用することができる。また、ガスバリアー層を表面に有する積層体が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。
紫外線照射に要する時間は、使用する基材やガスバリアー層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒〜10分の範囲内であり、好ましくは0.5秒〜3分の範囲内である。
The ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be used. For example, in the case of batch processing, a laminate having a gas barrier layer on the surface can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with an ultraviolet source as described above.
The ultraviolet baking furnace itself is generally known. For example, an ultraviolet baking furnace manufactured by I-Graphics Co., Ltd. can be used. When the laminate having the gas barrier layer on the surface is a long film, the ceramic is obtained by continuously irradiating ultraviolet rays in the drying zone having the ultraviolet ray generation source as described above while transporting the laminate. Can be
The time required for ultraviolet irradiation is generally within the range of 0.1 second to 10 minutes, preferably within the range of 0.5 second to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the substrate and gas barrier layer used. It is.
《真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理》
本発明において、最も好ましい改質処理方法は、真空紫外線照射による処理(エキシマ照射処理)である。
真空紫外線照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100〜180nmの波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸化ケイ素膜の形成を行う方法である。
なお、エキシマ照射処理を行う際は、上述したように熱処理を併用することが好ましく、その際の熱処理条件の詳細は上述したとおりである。
<< Vacuum UV irradiation treatment: Excimer irradiation treatment >>
In the present invention, the most preferable modification treatment method is treatment by vacuum ultraviolet irradiation (excimer irradiation treatment).
The treatment by vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy with a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and bonds the atoms with only photons called photon processes. This is a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by action.
In addition, when performing an excimer irradiation process, it is preferable to use heat processing together as mentioned above, and the detail of the heat processing conditions in that case is as having mentioned above.
本発明においての放射線源は、100〜180nmの波長の光を発生させるものであれば良いが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、並びに230nm以下の波長成分を有する中圧及び高圧水銀蒸気ランプ、及び約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。
このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。
また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン塗膜の改質を実現できる。
The radiation source in the present invention may be any radiation source that generates light having a wavelength of 100 to 180 nm, but preferably an excimer radiator (for example, a Xe excimer lamp) having a maximum emission at about 172 nm and an emission line at about 185 nm. Low pressure mercury vapor lamps, medium and high pressure mercury vapor lamps having a wavelength component of 230 nm or less, and excimer lamps having maximum emission at about 222 nm.
Among these, the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.
Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. Due to the high energy possessed by the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating can be modified in a short time.
エキシマランプは、光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。 Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be lit with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度及び水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素濃度は、10〜20000体積ppm(0.001〜2体積%)の範囲内とすることが好ましく、50〜10000体積ppm(0.005〜1体積%)の範囲内とすることがより好ましい。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1000〜4000体積ppmの範囲内である。 Oxygen is necessary for the reaction at the time of ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process is likely to decrease. It is preferable to carry out in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen concentration at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays is preferably in the range of 10 to 20000 volume ppm (0.001 to 2 volume%), and in the range of 50 to 10000 volume ppm (0.005 to 1 volume%). It is more preferable to use the inside. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1000 to 4000 ppm by volume.
真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては、乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。
酸素濃度の調整は、照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。
The gas satisfying the irradiation atmosphere used at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably a dry inert gas, and particularly preferably a dry nitrogen gas from the viewpoint of cost.
The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rates of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
真空紫外線照射工程において、ポリシラザン塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は、1〜10W/cm2の範囲内であることが好ましく、30〜200mW/cm2の範囲内であることがより好ましく、50〜160mW/cm2の範囲内であることがさらに好ましい。1〜10W/cm2の範囲内であれば、改質効率が大きく低下する懸念がなく、塗膜にアブレーションを生じたり、基材にダメージを与えたりする懸念もない。 In vacuum ultraviolet irradiation step, illuminance of the vacuum ultraviolet rays in the coated surface of the polysilazane coating film is subjected is in the range of 1 to 10 W / cm 2 is preferably in the range of 30~200mW / cm 2 Is more preferable, and it is more preferable that it is in the range of 50 to 160 mW / cm 2 . If it is in the range of 1-10 W / cm < 2 >, there will be no fear that a modification | reformation efficiency will fall large, and there will also be no fear that an ablation will be produced in a coating film or a base material may be damaged.
塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)は、100mJ/cm2〜50J/cm2の範囲内であることが好ましく、200mJ/cm2〜20J/cm2の範囲内であることがより好ましく、500mJ/cm2〜10J/cm2の範囲内であることがさらに好ましい。100mJ/cm2〜50J/cm2の範囲内であれば、改質が不十分となる懸念がなく、また、過剰改質によるクラック発生や、基材の熱変形の懸念もない。 The amount of irradiation energy (irradiation amount) of vacuum ultraviolet rays on the coating surface is preferably in the range of 100 mJ / cm 2 to 50 J / cm 2 , and preferably in the range of 200 mJ / cm 2 to 20 J / cm 2. More preferably, it is still more preferably in the range of 500 mJ / cm 2 to 10 J / cm 2 . If it is in the range of 100 mJ / cm 2 to 50 J / cm 2 , there is no concern that the modification will be insufficient, and there is no concern about the occurrence of cracks due to excessive modification and the thermal deformation of the substrate.
また、用いられる真空紫外光は、CO、CO2及びCH4の少なくとも1種を含むガスで形成されたプラズマにより発生させてもよい。
さらに、CO、CO2及びCH4の少なくとも1種を含むガス(以下、炭素含有ガスとも称する)は、炭素含有ガスを単独で使用してもよいが、希ガス又はH2を主ガスとして、炭素含有ガスを少量添加することが好ましい。プラズマの生成方式としては、容量結合プラズマなどが挙げられる。
Further, the vacuum ultraviolet light used, CO, may be generated by plasma formed in a gas including at least one CO 2 and CH 4.
Further, as the gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 (hereinafter also referred to as carbon-containing gas), a carbon-containing gas may be used alone, but a rare gas or H 2 is used as a main gas. It is preferable to add a small amount of carbon-containing gas. Examples of the plasma generation method include capacitively coupled plasma.
真空紫外線照射は、上記紫外線照射と同様に、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。 Similarly to the above-described ultraviolet irradiation, vacuum ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be used.
例えば、シート状基材の場合には、例えば図1に示す真空紫外線照射装置を用いることができる。
真空紫外線照射装置100は、図1に示すように、装置チャンバー1と、Xeエキシマランプ2と、ランプホルダー3と、試料ステージ4と、遮光板6等を備えている。
装置チャンバー1は、図示しないガス供給口からチャンバー内部に窒素と酸素とを適量供給し、図示しないガス排出口から排気することで、チャンバー内部から実質的に水蒸気を除去し、酸素濃度を所定の濃度に維持することができる。
Xeエキシマランプ2は、例えば、172nmの真空紫外線を照射可能な二重管構造を有するランプである。
ランプホルダー3は、Xeエキシマランプ2を保持するホルダーであり、外部電極を兼ねている。
試料ステージ4は、図示しない移動手段により装置チャンバー1内を水平に所定の速度で往復移動することができる。また、試料ステージ4は、図示しない加熱手段により所定の温度に維持することができる。この試料ステージ4の上面に、ポリシラザンを含有する塗膜が形成された樹脂基材5が載置されて、真空紫外線照射がなされる。なお、試料ステージ4が水平移動する際、樹脂基材5の塗膜表面と、Xeエキシマランプ2の管面との最短距離が3mmとなるように、試料ステージ4の高さが調整されている。
遮光板6は、Xeエキシマランプ2のエージング中に、樹脂基材5の塗膜に真空紫外光が照射されないようにしている。
For example, in the case of a sheet-like substrate, for example, a vacuum ultraviolet irradiation device shown in FIG. 1 can be used.
As shown in FIG. 1, the vacuum
The
The
The
The
The
ロール状基材の場合には、ポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布及び乾燥する工程と、真空紫外線照射工程とをオンラインで構成し、ロールtoロール方式で、ガスバリアー層を形成することが好ましい。この場合は、例えば、図2に示す製造装置を用いることができる。
図2において、左側が塗膜形成手段32、右側が塗膜改質手段33である。ローラー22から繰り出された樹脂基材14は、ダイコーター29によってポリシラザンを含有する塗布液が塗布され、塗膜が形成される。ダイコーター29は、押出し方式の塗布方法により塗膜を形成する装置であり、供給された塗布液が押し出されてスリット状の吐出口から吐出し、ある程度の幅の樹脂基材上に均一な厚さで塗膜を形成できるものである。
次いで、樹脂基材及び塗膜15はローラー23、24により搬送され、乾燥機30内で塗膜を乾燥させる。
続いて、塗膜改質手段33において、真空紫外光ランプ(エキシマランプ)L1〜L30により、基材及び塗膜を搬送しながら真空紫外光を照射する。
塗膜改質手段33の筐体31に窒素を導入するほか、それぞれのエキシマランプホルダー部には窒素又は空気が供給される(不図示)。搬送されている基材及び塗膜15のエキシマランプL1〜L30とは反対側には、温度制御装置T1〜T32を備えたサポートローラーが設置されている。
温度制御装置T1〜T32によって、塗膜面の温度が調節されるようになっており、真空紫外光が照射された基材及び塗膜15は、ローラー26〜28により巻き取られる。
なお、図2では、エキシマランプは30本設置されているが、塗膜の厚さや種類等に応じて、適宜必要な本数を選択することができる。
In the case of a roll-shaped substrate, it is preferable to form a gas barrier layer in a roll-to-roll manner by configuring a step of applying and drying a coating liquid containing a polysilazane compound and a vacuum ultraviolet ray irradiation step online. . In this case, for example, the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 can be used.
In FIG. 2, the left side is a coating
Subsequently, the resin base material and the
Subsequently, the coating film modifying means 33 irradiates the vacuum ultraviolet light with the vacuum ultraviolet lamps (excimer lamps) L1 to L30 while conveying the base material and the coating film.
In addition to introducing nitrogen into the
The temperature of the coating film surface is adjusted by the temperature control devices T1 to T32, and the base material and the
In FIG. 2, thirty excimer lamps are installed, but the necessary number can be selected as appropriate according to the thickness and type of the coating film.
<真空成膜法>
物理気相成長法(Physical Vapor Deposition、PVD法)は、気相中で物質の表面に物理的手法により、目的とする物質、例えば、炭素膜等の薄膜を堆積する方法であり、例えば、スパッタ法(DCスパッタ法、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法、及びマグネトロンスパッタ法等)、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。
<Vacuum deposition method>
The physical vapor deposition method (PVD method) is a method of depositing a target material, for example, a thin film such as a carbon film, on the surface of the material in a gas phase by a physical method. Examples thereof include a DC sputtering method, an RF sputtering method, an ion beam sputtering method, and a magnetron sputtering method, a vacuum deposition method, and an ion plating method.
スパッタ法は、真空チャンバー内にターゲットを設置し、高電圧をかけてイオン化した希ガス元素(通常はアルゴン)をターゲットに衝突させて、ターゲット表面の原子をはじき出し、樹脂基材に付着させる方法である。
このとき、真空チャンバー内に窒素ガスや酸素ガスを流すことにより、アルゴンガスによってターゲットからはじき出された元素と、窒素や酸素とを反応させてガスバリアー層を形成する、反応性スパッタ法を用いてもよい。
Sputtering is a method in which a target is placed in a vacuum chamber, a rare gas element (usually argon) ionized by applying a high voltage is collided with the target, and atoms on the target surface are ejected and adhered to the resin substrate. is there.
At this time, a reactive sputtering method is used in which a gas barrier layer is formed by reacting an element ejected from the target with argon gas and nitrogen or oxygen by flowing nitrogen gas or oxygen gas into the vacuum chamber. Also good.
化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition、CVD法)は、樹脂基材上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、樹脂基材表面又は気相での化学反応により膜を堆積する方法である。
また、化学反応を活性化する目的で、プラズマなどを発生させる方法などがあり、熱CVD法、触媒化学気相成長法、光CVD法、真空プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法など公知のCVD方式等が挙げられる。特に限定されるものではないが、成膜速度や処理面積の観点から、真空プラズマCVD法又は大気圧プラズマCVD法等のプラズマCVD法を適用することが好ましい。
In the chemical vapor deposition (CVD) method, a raw material gas containing a desired thin film component is supplied onto a resin substrate, and the film is deposited by a chemical reaction on the surface of the resin substrate or in the gas phase. It is a method to do.
In addition, for the purpose of activating the chemical reaction, there is a method of generating plasma or the like. Known CVD such as thermal CVD method, catalytic chemical vapor deposition method, photo CVD method, vacuum plasma CVD method, atmospheric pressure plasma CVD method, etc. The method etc. are mentioned. Although not particularly limited, it is preferable to apply a plasma CVD method such as a vacuum plasma CVD method or an atmospheric pressure plasma CVD method from the viewpoint of a film forming speed and a processing area.
例えば、ケイ素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、ケイ素酸化物が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。 For example, if a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as the decomposition gas, silicon oxide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.
なお、以下では、成膜装置として、プラズマCVD法によって薄膜を形成する、対向ロール型のロール・to・ロール真空成膜装置を使用して、ガスバリアー層を製造する場合を例示して説明する。
図3は、成膜装置の一例を示す概略構成図である。
図3に示すとおり、成膜装置400は、送り出しローラー40と、搬送ローラー41〜44と、第1及び第2成膜ローラー45,46と、巻取りローラー47と、ガス供給管48と、プラズマ発生用電源49と、磁場発生装置50,51と、真空チャンバー60と、真空ポンプ70と、制御部71と、を有する。
In the following, a case where a gas barrier layer is manufactured by using a counter roll type roll-to-roll vacuum film forming apparatus that forms a thin film by a plasma CVD method will be described as an example of the film forming apparatus. .
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a film forming apparatus.
As shown in FIG. 3, the
送り出しローラー40、搬送ローラー41〜44、第1、第2成膜ローラー45,46、及び巻取りローラー47は、真空チャンバー60に収容されている。
送り出しローラー40は、あらかじめ巻き取られた状態で設置されている樹脂基材81aを搬送ローラー41に向けて送り出す。送り出しローラー40は、紙面に対して垂直方向に延在した円筒状のローラーであり、図示しない駆動モーターにより反時計回りに回転(図3の矢印を参照)することにより、送り出しローラー40に巻回された樹脂基材81aを搬送ローラー41に向けて送り出す。
樹脂基材81aとしては、樹脂又は樹脂を含む複合材料からなるフィルム又はシートが使用されることが好ましい。
The
The
As the
搬送ローラー41〜44は、送り出しローラー40と略平行な回転軸を中心に回転可能に構成された円筒状のローラーである。
搬送ローラー41は、樹脂基材81aに適当な張力を付与しつつ、樹脂基材81aを送り出しローラー40から成膜ローラー45に搬送するためのローラーである。
また、搬送ローラー42,43は、成膜ローラー45で成膜された樹脂基材81bに適当な張力を付与しつつ、樹脂基材81bを成膜ローラー45から成膜ローラー46に搬送するためのローラーである。
さらに、搬送ローラー44は、成膜ローラー46で成膜された樹脂基材81cに適当な張力を付与しつつ、樹脂基材81cを成膜ローラー46から巻取りローラー47に搬送するためのローラーである。
The
The
Further, the
Further, the
第1成膜ローラー45及び第2成膜ローラー46は、送り出しローラー40と略平行な回転軸を有し、互いに所定距離だけ離間して対向配置された成膜ローラー対である。
図3に示す例では、第1成膜ローラー45と第2成膜ローラー46との離間距離は、点Aと点Bとを結ぶ距離である。第1成膜ローラー45及び第2成膜ローラー46は、導電性材料で形成された放電電極であり、互いに絶縁されている。
なお、第1成膜ローラー45及び第2成膜ローラー46の材質や構成は、電極として所望の機能を達成できるように適宜選択することができる。
また、第1及び第2成膜ローラー45,46の内部には、磁場発生装置50及び51が各々設置されている。
第1成膜ローラー45と第2成膜ローラー46とには、プラズマ発生用電源49によりプラズマ発生用の高周波電圧が印加される。それにより、第1成膜ローラー45と第2成膜ローラー46との間の成膜空間Sに電場が形成され、ガス供給管48から供給される成膜ガスの放電プラズマが発生する。
The first film-forming
In the example shown in FIG. 3, the separation distance between the first
In addition, the material and structure of the 1st film-forming
A high frequency voltage for plasma generation is applied to the first
巻取りローラー47は、送り出しローラー40と略平行な回転軸を有し、基材81cを巻き取り、ロール状にして収容する。巻取りローラー47は、図示しない駆動モーターにより反時計回りに回転(図3の矢印を参照)することにより、樹脂基材81cを巻き取る。
送り出しローラー40から送り出された樹脂基材81aは、送り出しローラー40と巻き取りローラー47との間で、搬送ローラー41〜44、第1成膜ローラー45、及び第2成膜ローラー46に巻き掛けられることにより適当な張力を保ちつつ、これらの各ローラーの回転により搬送される。
なお、樹脂基材81a,81b,81cの搬送方向は矢印で示されている。樹脂基材81a,81b,81cの搬送速度(例えば、図3の点Cにおける搬送速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー60内の圧力などに応じて適宜調整されうる。
搬送速度は、0.1〜100m/minの範囲内であることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲内であることがより好ましい。搬送速度は、送り出しローラー40及び巻取りローラー47の駆動モーターの回転速度を制御部71によって制御することにより調整される。
The take-up
The
In addition, the conveyance direction of
The conveyance speed is preferably in the range of 0.1 to 100 m / min, and more preferably in the range of 0.5 to 20 m / min. The conveyance speed is adjusted by controlling the rotation speeds of the drive motors of the
また、この成膜装置を用いる場合、樹脂基材81a,81b,81cの搬送方向を図3の矢印で示す方向(以下、順方向と称する。)とは反対方向(以下、逆方向と称する。)に設定してガスバリアー性フィルムの成膜工程を実行することもできる。
具体的には、制御部71は、巻取りローラー47によって樹脂基材81cが巻き取られた状態において、送り出しローラー40及び巻き取りローラー47の駆動モーターの回転方向を上述の場合とは逆方向に回転するように制御する。このように制御すると、巻取りローラー47から送り出された樹脂基材81cは、送り出しローラー40と巻き取りローラー47との間で、搬送ローラー41〜44、第1成膜ローラー45、及び第2成膜ローラー46に巻き掛けられることにより適当な張力を保ちつつ、これらの各ローラーの回転により逆方向に搬送される。
When this film forming apparatus is used, the direction of conveyance of the
Specifically, in the state where the
ガス供給管48は、真空チャンバー60内にプラズマCVDの原料ガスなどの成膜ガスを供給する。
ガス供給管48は、成膜空間Sの上方に第1成膜ローラー45及び第2成膜ローラー46の回転軸と同じ方向に延在する管状の形状を有しており、複数箇所に設けられた開口部から成膜空間Sに成膜ガスを供給する。
The
The
原料ガスには、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を使用することができる。有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(以下、単に「HMDSO」とも称する)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱いやすさや得られるガスバリアー性フィルムの高いガスバリアー性などの観点から、HMDSOを使用することが望ましい。なお、これらの有機ケイ素化合物は、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。また、原料ガスには、有機ケイ素化合物の他にモノシランが含有されてもよい。
For the source gas, for example, an organosilicon compound containing silicon can be used. Examples of the organosilicon compound include hexamethyldisiloxane (hereinafter also simply referred to as “HMDSO”), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, Dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, dimethyl Examples include disilazane, trimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, pentamethyldisilazane, and hexamethyldisilazane.
Among these organosilicon compounds, it is desirable to use HMDSO from the viewpoint of easy handling of the compound and high gas barrier properties of the resulting gas barrier film. These organosilicon compounds may be used in combination of two or more. The source gas may contain monosilane in addition to the organosilicon compound.
成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスが使用されてもよい。反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物などの無機化合物となるガスが選択される。
薄膜として酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素ガス、オゾンガスを使用することができる。なお、これらの反応ガスは、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。
成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー60内に供給するために、さらにキャリアガスが使用されてもよい。また、成膜ガスとして、プラズマを発生させるために、さらに放電用ガスが使用されてもよい。キャリアガス及び放電ガスとしては、例えば、アルゴンなどの希ガス、及び水素や窒素が使用される。
As the film forming gas, a reactive gas may be used in addition to the source gas. As the reaction gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as oxide or nitride is selected.
As a reactive gas for forming an oxide as a thin film, for example, oxygen gas or ozone gas can be used. These reaction gases may be used in combination of two or more.
As the film forming gas, a carrier gas may be further used to supply the source gas into the
磁場発生装置50,51は、第1成膜ローラー45と第2成膜ローラー46との間の成膜空間Sに磁場を形成する部材であり、第1成膜ローラー45及び第2成膜ローラー46の回転に追随せず、所定位置に格納されている。
真空チャンバー60は、送り出しローラー40、搬送ローラー41〜44、第1及び第2成膜ローラー45,46、及び巻取りローラー47を密封して減圧された状態を維持する。
真空チャンバー60内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類などに応じて適宜調整することができる。成膜空間Sの圧力は、0.1〜50Paの範囲内であることが好ましい。気相反応を抑制する目的により、プラズマCVDを低圧プラズマCVD法とする場合、通常0.1〜100Paの範囲内である。
The
The
The pressure (vacuum degree) in the
真空ポンプ70は、制御部71に通信可能に接続されており、制御部71の指令にしたがって真空チャンバー60内の圧力を適宜調整する。
制御部71は、成膜装置400の各構成要素を制御する。制御部71は、送り出しローラー40及び巻取りローラー47の駆動モーターに接続されており、これらの駆動モーターの回転数を制御することにより、基材81aの搬送速度を調整する。また、駆動モーターの回転方向を制御することにより、基材81aの搬送方向を変更する。
また、制御部71は、図示しない成膜ガスの供給機構と通信可能に接続されており、成膜ガスの各々の成分ガスの供給量を制御する。
また、制御部71は、プラズマ発生用電源49と通信可能に接続されており、プラズマ発生用電源49の出力電圧及び出力周波数を制御する。
さらに、制御部71は、真空ポンプ70に通信可能に接続されており、真空チャンバー60内を所定の減圧雰囲気に維持するように真空ポンプ70を制御する。
The
The
The
The
Further, the
制御部71は、CPU(Central Processing Unit)、HDD(Hard Disk Drive)、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only Memory)を備える。
上記HDDには、成膜装置100の各構成要素を制御して、ガスバリアー性フィルムの製造方法を実現する手順を記述したソフトウェアプログラムが格納されている。そして、成膜装置400の電源が投入されると、上記ソフトウェアプログラムが上記RAMにロードされ上記CPUによって逐次的に実行される。また、上記ROMには、上記CPUが上記ソフトウェアプログラムを実行する際に使用する各種データ及びパラメーターが記憶されている。
The
The HDD stores a software program describing a procedure for controlling each component of the
上記の成膜装置400を用いてガスバリアー層を形成する場合は、樹脂基材81aを順方向及び逆方向に搬送して成膜空間Sを往復させることにより、ガスバリアー層の成膜工程を複数回繰り返すことが好ましい。
その結果、樹脂基材81a上には、複数のガスバリアー層が成膜される。ガスバリアー層は、ケイ素、酸素、及び炭素を含む膜となる。そして、ガスバリアー層の膜厚方向におけるガスバリアー層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子、及び炭素原子の合計量に対する炭素の原子比との関係を示す炭素分布曲線が実質的に連続であり、少なくとも一つの極値を有するようになる。この条件を満たすようにガスバリアー層の組成を決定することにより、十分なガスバリアー性を有するガスバリアー層を形成することができる。
なお、上記成膜装置で得られるガスバリアー層の組成とガスバリアー性との関係、及び炭素分布曲線の詳細については、周知であるので詳細な説明を省略する。
When forming a gas barrier layer using the
As a result, a plurality of gas barrier layers are formed on the
The details of the relationship between the composition of the gas barrier layer and the gas barrier property obtained by the film forming apparatus and the details of the carbon distribution curve are omitted because they are well known.
[ガスバリアーフィルムの製造方法]
本発明に係るガスバリアーフィルムの製造方法は、ガスバリアー層を形成する面と反対側の面の表面比抵抗が、1×107〜5×1012Ω/□の範囲内である樹脂基材を用いて、この樹脂基材の一方の面に、ポリシラザン化合物を塗布して形成したポリシラザンを含有する層に、真空紫外線照射による光エネルギーを印加することによって、ガスバリアー層を形成する。
前記真空紫外線による照射は、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
また、樹脂基材に導電性層を設ける場合には、あらかじめ導電性層を樹脂基材に形成した後に、ガスバリアー層を形成する。
なお、ガスバリアー層を形成するためには、樹脂基材の一方の面にポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布及び乾燥した後、基材の形状に応じて、上述した図1に示す真空紫外線照射を行ってガスバリアー層を形成しても良いし、図2に示すロール・to・ロール方式で、ポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布及び乾燥する工程と、真空紫外線照射工程とを行い、ガスバリアー層を形成しても良い。
[Method for producing gas barrier film]
The method for producing a gas barrier film according to the present invention is a resin base material in which the surface specific resistance of the surface opposite to the surface on which the gas barrier layer is formed is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □. The gas barrier layer is formed by applying light energy by vacuum ultraviolet irradiation to a layer containing polysilazane formed by applying a polysilazane compound on one surface of the resin substrate.
The irradiation with the vacuum ultraviolet rays is preferably performed in a nitrogen atmosphere.
Moreover, when providing a conductive layer in a resin base material, after forming a conductive layer in a resin base material beforehand, a gas barrier layer is formed.
In addition, in order to form a gas barrier layer, after apply | coating and drying the coating liquid containing a polysilazane compound on one surface of a resin base material, according to the shape of a base material, the vacuum ultraviolet-ray shown in FIG. The gas barrier layer may be formed by performing irradiation, or by a roll-to-roll method shown in FIG. 2, a step of applying and drying a coating liquid containing a polysilazane compound and a vacuum ultraviolet ray irradiation step are performed. A gas barrier layer may be formed.
[電子デバイス]
本発明に係るガスバリアーフィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等)によって性能が劣化する電子デバイスに好ましく用いることができる。特に、電子デバイスを構成する層の少なくとも1層が、真空中で蒸着法により形成された層である場合に好ましく用いられる。
[Electronic device]
The gas barrier film according to the present invention can be preferably used for an electronic device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air. In particular, it is preferably used when at least one of the layers constituting the electronic device is a layer formed by a vapor deposition method in a vacuum.
前記電子デバイスの例としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)等の電子デバイスを挙げることができる。本発明の効果がより効率的に得られるという観点から、有機EL素子又は太陽電池に好ましく用いられ、有機EL素子に特に好ましく用いられる。 Examples of the electronic device include electronic devices such as an organic electroluminescence element (organic EL element), a liquid crystal display element (LCD), a thin film transistor, a touch panel, electronic paper, and a solar cell (PV). From the viewpoint that the effect of the present invention can be obtained more efficiently, it is preferably used for an organic EL device or a solar cell, and particularly preferably used for an organic EL device.
本発明のガスバリアーフィルムは、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のガスバリアーフィルムを設ける方法である。ガスバリアーフィルムを設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
本発明のガスバリアーフィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とは、デバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリアー性フィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
The gas barrier film of the present invention can also be used for device membrane sealing. That is, it is a method of providing the gas barrier film of the present invention on the surface of the device itself as a support. The device may be covered with a protective layer before providing the gas barrier film.
The gas barrier film of the present invention can also be used as a device substrate or a film for sealing by a solid sealing method. The solid sealing method is a method in which after a protective layer is formed on a device, an adhesive layer and a gas barrier film are stacked and cured. Although there is no restriction | limiting in particular in an adhesive agent, A thermosetting epoxy resin, a photocurable acrylate resin, etc. are illustrated.
以下、具体的な電子デバイスの一例として有機EL素子及びこれを用いた有機ELパネルについて説明する。
以下に有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/陽極バッファー層(正孔注入層)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層(電子注入層)/陰極
Hereinafter, an organic EL element and an organic EL panel using the same will be described as an example of a specific electronic device.
Although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.
(1) Anode / light emitting layer / cathode (2) Anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode (3) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (4) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron Transport layer / cathode (5) Anode / anode buffer layer (hole injection layer) / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer (electron injection layer) / cathode
(陽極)
有機EL素子における陽極(透明電極)としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜として形成し、その薄膜をフォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、又はパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
(anode)
As the anode (transparent electrode) in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
For the anode, these electrode materials may be formed as a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and the thin film may be formed into a desired pattern by photolithography, or when the pattern accuracy is not so necessary ( The pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered.
この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましい。また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。また、陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nmの範囲内、好ましくは10〜200nmの範囲内で選ばれる。 When light emission is taken out from the anode, it is desirable that the transmittance be larger than 10%. The sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Moreover, although the film thickness of an anode is based also on material, it is normally chosen in the range of 10-1000 nm, Preferably it is in the range of 10-200 nm.
(陰極)
有機EL素子における陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が陰極として好適である。
(cathode)
As the cathode in the organic EL element, a material having a small work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are suitable as the cathode.
陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより作製することができる。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。また、陰極の膜厚は、通常10nm〜5μmの範囲内、好ましくは50〜200nmの範囲内で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
The sheet resistance as a cathode is preferably several hundred Ω / □ or less. The thickness of the cathode is usually selected within the range of 10 nm to 5 μm, preferably within the range of 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
また、陰極の説明で挙げた上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。 Moreover, after manufacturing the said metal quoted by description of the cathode with a film thickness of 1-20 nm, the transparent transparent or semi-transparent cathode is produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it. By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
(注入層:電子注入層、正孔注入層)
注入層には、電子注入層と正孔注入層があり、電子注入層と正孔注入層を必要に応じて設け、陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させる。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
(Injection layer: electron injection layer, hole injection layer)
The injection layer includes an electron injection layer and a hole injection layer, and an electron injection layer and a hole injection layer are provided as necessary, between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron. It exists between the transport layers.
An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2),
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、特開平9−260062号公報、特開平8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are also described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, and the like. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer typified by phthalocyanine, an oxide buffer layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、特開平9−17574号公報、特開平10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は0.1nm〜5μmの範囲内が好ましい。 Details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium Metal buffer layer typified by aluminum and aluminum, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. Is mentioned. The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and depending on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm.
(発光層)
有機EL素子における発光層は、電極(陰極、陽極)又は電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
有機EL素子の発光層には、以下に示すドーパント化合物(発光ドーパント)とホスト化合物(発光ホスト)が含有されることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。
(Light emitting layer)
The light emitting layer in the organic EL element is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode (cathode, anode) or electron transport layer or hole transport layer, and the light emitting portion is the light emitting layer. It may be in the layer or the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
The light emitting layer of the organic EL device preferably contains the following dopant compound (light emitting dopant) and host compound (light emitting host). Thereby, the luminous efficiency can be further increased.
(発光ドーパント)
発光ドーパントは、大きく分けて蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの2種類がある。
蛍光性ドーパントの代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
リン光性ドーパントの代表例としては、好ましくは元素の周期表で第8族、第9族、第10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよい。
(Luminescent dopant)
There are two types of luminescent dopants: a fluorescent dopant that emits fluorescence and a phosphorescent dopant that emits phosphorescence.
Representative examples of fluorescent dopants include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes. Stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like.
As a typical example of the phosphorescent dopant, preferably a complex compound containing a metal of Group 8, Group 9, or Group 10 in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound or an osmium compound, Of these, iridium compounds are the most preferred. The light emitting dopant may be used by mixing a plurality of kinds of compounds.
(発光ホスト)
発光ホスト(単にホストともいう)とは、2種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比(質量)の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物(単に、ドーパントともいう)」という。例えば、発光層を化合物A、化合物Bという2種で構成し、その混合比がA:B=10:90であれば化合物Aがドーパント化合物であり、化合物Bがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物A、化合物B、化合物Cの3種から構成し、その混合比がA:B:C=5:10:85であれば、化合物A、化合物Bがドーパント化合物であり、化合物Cがホスト化合物である。
(Light emitting host)
A light-emitting host (also simply referred to as a host) means a compound having the largest mixing ratio (mass) in a light-emitting layer composed of two or more compounds. For other compounds, “dopant compound ( Simply referred to as a dopant). " For example, if the light emitting layer is composed of two types of compound A and compound B and the mixing ratio is A: B = 10: 90, compound A is a dopant compound and compound B is a host compound. Furthermore, if a light emitting layer is comprised from 3 types of compound A, compound B, and compound C, and the mixing ratio is A: B: C = 5: 10: 85, compound A and compound B are dopant compounds, Compound C is a host compound.
発光ホストとしては構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、又はカルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。中でも、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。 The light emitting host is not particularly limited in terms of structure, but is typically a basic skeleton such as a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, or an oligoarylene compound. Or a carboline derivative or a diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative is one in which at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is substituted with a nitrogen atom) And the like). Of these, carboline derivatives, diazacarbazole derivatives and the like are preferably used.
そして、発光層は、上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。
発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲内、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
この発光層は、ドーパント化合物やホスト化合物が1種又は2種以上からなる一層構造であってもよいし、又は同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
The light emitting layer can be formed by depositing the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method.
The thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but is usually selected within the range of 5 nm to 5 μm, preferably within the range of 5 to 200 nm.
The light emitting layer may have a single layer structure in which the dopant compound and the host compound are one type or two or more types, or may have a laminated structure in which a plurality of layers having the same composition or different compositions are formed.
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
(Hole transport layer)
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
The hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers. The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。この正孔輸送層は、上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Can do. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, about 5 nm-5 micrometers, Preferably it exists in the range of 5-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
(電子輸送層)
電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する電子輸送材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
電子輸送材料としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is made of an electron transport material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
The electron transport material only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and the material can be selected and used from conventionally known compounds. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) Aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transport material. Similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, an inorganic semiconductor such as n-type-Si or n-type-SiC can also be used as the electron transport material.
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。電子輸送層は、上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であってもよい。 The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. . Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, about 5 nm-5 micrometers, Preferably it exists in the range of 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
(有機EL素子の作製方法)
ここでは有機EL素子の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製方法について説明する。
まず、ガスバリアー性フィルム上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲内の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング、プラズマCVD等の方法により形成させ、陽極を作製する。
(Method for producing organic EL element)
Here, as an example of the organic EL element, a method for manufacturing an organic EL element including an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
First, a desired electrode material, for example, a thin film made of an anode material is formed on a gas barrier film so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 10 to 200 nm, for example, vapor deposition, sputtering, plasma CVD, etc. Thus, an anode is produced.
次に、その上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の有機化合物薄膜を形成させる。
この有機化合物薄膜の成膜方法としては、蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに、層毎に異なる成膜法を適用してもよい。
Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic EL element materials, is formed thereon.
As a method for forming this organic compound thin film, there are a vapor deposition method, a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method), etc., but a homogeneous film is easily obtained and pinholes are not easily generated. From the point of view, the vacuum deposition method, the spin coating method, the ink jet method, and the printing method are particularly preferable. Further, different film formation methods may be applied for each layer.
特に、本発明では真空蒸着法により成膜することが好ましい。真空中で蒸着法により形成する際に、ガスバリアーフィルムに静電気の分布ムラがあると、発光ムラの影響が出やすいが、本発明に係るガスバリアーフィルムを使用することによって、真空蒸着法で成膜した場合でも発光ムラが良好となる。 In particular, in the present invention, it is preferable to form a film by a vacuum deposition method. If the gas barrier film has uneven distribution of static electricity when it is formed by vacuum deposition in vacuum, the effect of light emission unevenness is likely to occur.However, by using the gas barrier film according to the present invention, it can be formed by vacuum deposition. Even when the film is formed, uneven light emission is good.
成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10−6〜10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、膜厚0.1nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲内で適宜選ぶことが望ましい。 When a vapor deposition method is employed for film formation, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a vacuum degree of 10 −6 to 10 −2 Pa, and a vapor deposition rate of 0.01 to It is desirable to select appropriately within the range of 50 nm / second, substrate temperature −50 to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 μm, preferably 5 to 200 nm.
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲内の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。
この有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して陽極、正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
このようにして得られた有機EL素子を備える多色の表示装置(有機ELパネル)に、直流電圧を印加する場合には、陽極をプラス、陰極をマイナスの極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
After these layers are formed, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm. A desired organic EL element is obtained by providing.
The organic EL device is preferably manufactured from the anode and the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere. In addition, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order.
When a DC voltage is applied to a multicolor display device (organic EL panel) provided with the organic EL element thus obtained, a voltage of about 2 to 40 V is applied with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Then luminescence can be observed. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass part" or "mass%" is represented.
[樹脂基材]
<基材1の作製>
両面に易接着処理した厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、ルミラー(登録商標)(U48))のガスバリアー層を形成する面とは反対の面に、厚さ0.5μmのアンチブロック機能を有するクリアハードコート層を形成した。すなわち、UV硬化型樹脂(アイカ工業株式会社製、品番:Z731L)を乾燥膜厚が0.5μmになるように塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cm2の条件で硬化を行った。
次に、基材のガスバリアー層を形成する側の面に厚さ2μmのクリアハードコート層を以下のようにして形成した。JSR株式会社製、UV硬化型樹脂オプスター(登録商標)Z7527を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cm2の条件で硬化を行った。このようにして、基材1を得た。また、基材1は、シート状とロール状のものをそれぞれ作製した。なお、基材1は、下記表3の導電性層なしの場合に用いた基材である。
[Resin substrate]
<Preparation of
A 100 μm thick polyethylene terephthalate film (Lumirror (registered trademark) (U48) manufactured by Toray Industries, Inc.) with easy adhesion treatment on both sides is opposite to the surface on which the gas barrier layer is formed. A clear hard coat layer having a block function was formed. That is, a UV curable resin (manufactured by Aika Kogyo Co., Ltd., product number: Z731L) was applied so as to have a dry film thickness of 0.5 μm, and then dried at 80 ° C. Then, using a high-pressure mercury lamp in the air. It was cured under conditions of irradiation energy 0.5 J / cm 2.
Next, a clear hard coat layer having a thickness of 2 μm was formed on the surface of the base material on the side where the gas barrier layer was to be formed as follows. A UV curable resin OPSTAR (registered trademark) Z7527 manufactured by JSR Corporation was applied to a dry film thickness of 2 μm, dried at 80 ° C., and then irradiated with a high-pressure mercury lamp in air. Curing was performed under the condition of 0.5 J / cm 2 . In this way, a
<基材2の作製>
基材のガスバリアー層を形成する側の面に厚さ2μmのクリアハードコート層を以下のようにして形成した。JSR株式会社製、UV硬化型樹脂オプスター(登録商標)Z7527を、乾燥膜厚が2μmになるように塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cm2の条件で硬化を行った。このようにして、基材2を得た。また、基材2もシート状とロール状のものをそれぞれ作製した。
<Preparation of
A clear hard coat layer having a thickness of 2 μm was formed on the surface of the substrate on which the gas barrier layer was to be formed as follows. A UV curable resin OPSTAR (registered trademark) Z7527 manufactured by JSR Corporation was applied to a dry film thickness of 2 μm, dried at 80 ° C., and then irradiated with a high-pressure mercury lamp in air. Curing was performed under the condition of 0.5 J / cm 2 . In this way, a
[導電性層の形成]
<導電性層アの形成>
基材2のクリアハードコート層を形成した面の反対面に、下記の導電性層塗布液アを乾燥膜厚が0.6μmになるように塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cm2の条件で硬化を行った。このようにして、基材上に導電性層アを形成した。
(導電性層塗布液ア)
下記素材を十分に撹拌混合し、ろ過して塗布液とした。
セルナックスCX-S501M(固形分50質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
100質量部
シリカゾルMA-ST-ZL(固形分30質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
10質量部
KAYARAD DPHA(多官能(メタ)アクリレートモノマー):日本化薬社製
30質量部
IRGACURE 184:BASFジャパン社製 3質量部
BYK3550:ビックケミー社製 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 291質量部
[Formation of conductive layer]
<Formation of conductive layer>
On the surface opposite to the surface on which the clear hard coat layer of the
(Conductive layer coating solution a)
The following materials were sufficiently mixed with stirring and filtered to obtain a coating solution.
Celnax CX-S501M (
100 parts by mass Silica sol MA-ST-ZL (
10 parts by mass
KAYARAD DPHA (polyfunctional (meth) acrylate monomer): Nippon Kayaku Co., Ltd.
30 parts by mass
IRGACURE 184: 3 parts by mass, manufactured by BASF Japan
BYK3550: 1 part by mass produced by Big Chemie 291 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether
<導電性層イの形成>
上記導電性層アの形成において、乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布した以外は、導電性層アの形成と同様にして、導電性層イを形成した。
<Formation of conductive layer a>
In the formation of the conductive layer (a), a conductive layer (a) was formed in the same manner as the formation of the conductive layer (a), except that the dry film thickness was 1.0 μm.
<導電性層ウの形成>
上記導電性層アの形成において、導電性層塗布液アに変えて、下記の導電性層塗布液ウを用いた以外は、導電性層アの形成と同様にして、導電性層ウを形成した。
(導電性層塗布液ウ)
下記素材を十分に撹拌混合し、ろ過して塗布液とした。
セルナックスCX-S501M(固形分50質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
100質量部
シリカゾルMA-ST-ZL(固形分30質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
10質量部
KAYARAD DPHA(多官能(メタ)アクリレートモノマー):日本化薬社製
25質量部
IRGACURE 184:BASFジャパン社製: 3質量部
BYK3550:ビックケミー社製: 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 271質量部
<Formation of conductive layer C>
In the formation of the conductive layer (a), the conductive layer (a) was formed in the same manner as the conductive layer (a) except that the conductive layer coating liquid (a) was used instead of the conductive layer coating liquid (a). did.
(Conductive layer coating solution C)
The following materials were sufficiently mixed with stirring and filtered to obtain a coating solution.
Celnax CX-S501M (
100 parts by mass Silica sol MA-ST-ZL (
10 parts by mass
KAYARAD DPHA (polyfunctional (meth) acrylate monomer): Nippon Kayaku Co., Ltd.
25 parts by mass
IRGACURE 184: BASF Japan Ltd .: 3 parts by mass
BYK3550: manufactured by Big Chemie: 1 part by mass propylene glycol monomethyl ether 271 parts by mass
<導電性層エの形成>
上記導電性層アの形成において、導電性層塗布液アに変えて、下記の導電性層塗布液エを用いた以外は、導電性層アの形成と同様にして、導電性層エを形成した。
(導電性層塗布液エ)
下記素材を十分に撹拌混合し、ろ過して塗布液とした。
セルナックスCX-S501M(固形分50質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
100質量部
シリカゾルMA-ST-ZL(固形分30質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
15質量部
KAYARAD DPHA(多官能(メタ)アクリレートモノマー):日本化薬社製
25質量部
IRGACURE 184:BASFジャパン社製 3質量部
BYK3550:ビックケミー社製: 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 273質量部
<Formation of conductive layer D>
In the formation of the conductive layer (a), a conductive layer (d) was formed in the same manner as the conductive layer (a) except that the conductive layer coating liquid (a) was used instead of the conductive layer coating liquid (a). did.
(Conductive layer coating solution)
The following materials were sufficiently mixed with stirring and filtered to obtain a coating solution.
Celnax CX-S501M (
100 parts by mass Silica sol MA-ST-ZL (
15 parts by mass
KAYARAD DPHA (polyfunctional (meth) acrylate monomer): Nippon Kayaku Co., Ltd.
25 parts by mass
IRGACURE 184: 3 parts by mass, manufactured by BASF Japan
BYK3550: manufactured by Big Chemie: 1 part by mass propylene glycol monomethyl ether 273 parts by mass
<導電性層オの形成>
上記導電性層ウの形成において、乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布した以外は、導電性層ウの形成と同様にして、導電性層オを形成した。
<Formation of conductive layer E>
In the formation of the conductive layer C, a conductive layer A was formed in the same manner as the formation of the conductive layer C, except that the coating was applied so that the dry film thickness was 1.0 μm.
<導電性層カの形成>
上記導電性層アの形成において、導電性層塗布液アに変えて、下記の導電性層塗布液カを用い、かつ、乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布した以外は、導電性層アの形成と同様にして、導電性層カを形成した。
(導電性層塗布液カ)
下記素材を十分に撹拌混合し、ろ過して塗布液とした。
セルナックスCX-S501M(固形分50質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
100質量部
KAYARAD DPHA(多官能(メタ)アクリレートモノマー):日本化薬社製
15質量部
IRGACURE 184:BASFジャパン社製 2質量部
BYK3550:ビックケミー社製 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 222質量部
<Formation of conductive layer>
In the formation of the conductive layer (a), the conductive layer coating liquid (a) was replaced by the following conductive layer coating liquid (a), except that the conductive layer coating liquid was applied so that the dry film thickness was 1.0 μm. A conductive layer was formed in the same manner as the formation of the layer a.
(Conductive layer coating solution)
The following materials were sufficiently mixed with stirring and filtered to obtain a coating solution.
Celnax CX-S501M (
100 parts by mass
KAYARAD DPHA (polyfunctional (meth) acrylate monomer): Nippon Kayaku Co., Ltd.
15 parts by mass
IRGACURE 184: 2 parts by mass, manufactured by BASF Japan
BYK3550: 1 part by mass produced by Big Chemie, Inc. 222 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether
<導電性層キの形成>
上記導電性層アの形成において、導電性層塗布液アに変えて、下記の導電性層塗布液キを用い、かつ、乾燥膜厚が1.0μmになるように塗布した以外は、導電性層アの形成と同様にして、導電性層キを形成した。
(導電性層塗布液キ)
下記素材を十分に撹拌混合し、ろ過して塗布液とした。
セルナックスCX-S501M(固形分50質量%、メタノール分散物):日産化学工業社製
100質量部
平均粒子径200nmのシリカ粒子分散液(固形分30質量%、メタノール分散物)
15質量部
KAYARAD DPHA(多官能(メタ)アクリレートモノマー):日本化薬社製
25質量部
IRGACURE 184:BASFジャパン社製 3質量部
BYK3550:ビックケミー社製: 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 273質量部
<Formation of conductive layer>
In the formation of the conductive layer (a), the conductive layer coating liquid (a) was replaced with the conductive layer coating liquid described below, and the conductive layer was coated except that the dry film thickness was 1.0 μm. A conductive layer was formed in the same manner as the formation of the layer a.
(Conductive layer coating solution)
The following materials were sufficiently mixed with stirring and filtered to obtain a coating solution.
Celnax CX-S501M (
100 parts by mass Silica particle dispersion with an average particle size of 200 nm (
15 parts by mass
KAYARAD DPHA (polyfunctional (meth) acrylate monomer): Nippon Kayaku Co., Ltd.
25 parts by mass
IRGACURE 184: 3 parts by mass, manufactured by BASF Japan
BYK3550: manufactured by Big Chemie: 1 part by mass propylene glycol monomethyl ether 273 parts by mass
[ガスバリアー層の形成]
<ガスバリアー層A、Bの形成>
上記で得られた基材1上又は基材2のクリアハードコート層上に、ガスバリアー層A又はBを下記の真空プラズマCVD法により成膜した。
図4に示すように、図3の成膜装置を2台つなげたタイプ(第1成膜部501及び第2成膜部502を有する)のロール・to・ロール方式のCVD成膜装置を用いた。図4の成膜装置において、第1成膜部501は、図3の成膜装置と同様であり、各構成部分は同様の符号を付している。また、第2成膜部502も図3の成膜装置と基本的に同様の構成である。同様の構成部分については、図3の符号と同様の符号に「−1(ハイフン−1)」を付している。
すなわち、図4において、第1成膜部501で成膜した基材81dに対して、さらに成膜ローラー45−1で成膜して樹脂基材81eとし、さらに成膜ローラー46−1で成膜して、成膜後の樹脂基材81cが巻取りローラー47に巻き取られるようになっている。
図4に示す成膜装置を使用して、有効成膜幅を1000mmとし、成膜条件は、搬送速度、第1成膜部及び第2成膜部それぞれの原料ガス(ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)の供給量、酸素ガスの供給量、真空度、印加電力、及び成膜回数(装置のパス数)で調整した。1パス目に対して、2パス目は基材を巻き戻す方向に搬送しているが、パス方向が異なる場合でも、最初に通過する成膜部を第1成膜部501、次に通過する成膜部を第2成膜部502とした。
その他の条件として、電源周波数は84kHz、成膜ローラーの温度は全て30℃とした。また、ガスバリアー層の膜厚は、断面TEM観察で求めた。
ガスバリアー層Aと、ガスバリアー層Bの成膜条件を下記表1に示す。
[Formation of gas barrier layer]
<Formation of gas barrier layers A and B>
On the
As shown in FIG. 4, a roll-to-roll type CVD film forming apparatus of the type in which two film forming apparatuses in FIG. 3 are connected (including a first
That is, in FIG. 4, the
Using the film forming apparatus shown in FIG. 4, the effective film forming width is set to 1000 mm, and the film forming conditions are as follows: transfer speed, source gas of each of the first film forming part and the second film forming part (hexamethyldisiloxane (HMDSO ) Supply amount, oxygen gas supply amount, degree of vacuum, applied power, and number of film formations (number of device passes) The second pass is transported in the direction of rewinding the substrate. However, even when the pass directions are different, the first
As other conditions, the power frequency was 84 kHz, and the temperature of the film forming roller was all 30 ° C. The film thickness of the gas barrier layer was determined by cross-sectional TEM observation.
The film formation conditions for the gas barrier layer A and the gas barrier layer B are shown in Table 1 below.
<ガスバリアー層Cの形成>
上記で得られた基材1上、又は基材2のクリアハードコート層上に、ガスバリアー層Cをスパッタ法により形成した。
具体的には、バッチ式マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして多結晶SiO2を用いた。アルゴンガスと酸素ガスとを導入しSiO2を厚さ300nmとなるように成膜した。
<Formation of gas barrier layer C>
A gas barrier layer C was formed on the
Specifically, a batch type magnetron sputtering apparatus was used, and polycrystalline SiO 2 was used as a target. Argon gas and oxygen gas were introduced to form a SiO 2 film having a thickness of 300 nm.
<ガスバリアー層Dの形成>
上記で得られた基材1上、又は基材2のクリアハードコート層上、若しくは基材1の1層目又は2層目のガスバリアー層上に、ポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布してエネルギーを印加することにより改質処理してガスバリアー層Dを形成した。
なお、改質装置としては、基材1又は基材2がシート状の場合には図1に記載の装置を用い、ロール状の場合には図2に記載の装置を用いた。
具体的に、塗布液としては、パーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NAX120−20)とを、4:1(質量比)の割合で混合し、さらに乾燥膜厚調整のためジブチルエーテルで希釈し、固形分濃度を10質量%に調整して塗布液を得た。
<Formation of gas barrier layer D>
A coating liquid containing a polysilazane compound is applied on the
As the reformer, the apparatus shown in FIG. 1 was used when the
Specifically, as a coating solution, a dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NN120-20) and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl) -1,6-diaminohexane (TMDAH)) perhydropolysilazane 20 mass% dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NAX120-20) was mixed at a ratio of 4: 1 (mass ratio) Furthermore, it was diluted with dibutyl ether to adjust the dry film thickness, and the solid content concentration was adjusted to 10% by mass to obtain a coating solution.
(シート状基材の場合)
上記で得られた基材1上、又は基材2のクリアハードコート層上、若しくは、基材1の1層目又は2層目のガスバリアー層上に、スピンコート法により上記塗布液を下記表2に示す乾燥膜厚になるよう塗布し、80℃で2分間乾燥した。次いで、乾燥した塗膜に対して、波長172nmのXeエキシマランプを用い、酸素濃度0.1%、及び照射エネルギー3J/cm2の条件で、真空紫外線照射処理を施してガスバリアー層Dを形成した。
(In the case of sheet-like substrate)
On the
(ロール状基材の場合)
上記で得られた基材1上、又は基材2のクリアハードコート層上、若しくは、基材1の1層目又は2層目のガスバリアー層上に、ダイコーターを用いて上記塗布液を塗布した。80℃で乾燥した後、波長172nmのXeエキシマランプを用い、酸素濃度0.1%及び照射エネルギー3J/cm2の条件で、真空紫外線照射処理を施してガスバリアー層Dを形成した。
(In the case of a roll base)
On the
<ガスバリアー層Eの形成>
上記で得られた基材2の1層目のガスバリアー層上に、ポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布してエネルギーを印加することにより改質処理してガスバリアー層Eを形成した。ガスバリアー層Eは、上記ガスバリアー層Dの形成のシート状基材の場合において、照射エネルギー6J/cm2の条件で、真空紫外線照射処理を施した以外は同様にして、ガスバリアー層Eを形成した。
<Formation of gas barrier layer E>
A gas barrier layer E was formed by applying a coating liquid containing a polysilazane compound on the first gas barrier layer of the
なお、ガスバリアー層A〜Eの成膜方法、成膜条件及び膜厚について、表2に示した。
以上のようにして、基材上に、ハードコート層、導電性層及びガスバリアー層を形成した試料1〜14を得た。試料1〜14の、基材、ハードコート層、導電性層及びガスバリアー層の各条件を下記表3に示す。
As described above,
[評価]
(1)ガスバリアー層と反対側の面の表面比抵抗
三菱化学アナリテック社製・ハイレスタUPを用いて測定した。測定には標準のリングプローブ(URS)を用いた。測定電圧は1000Vとし、各試料について、測定位置を変えて3点の測定を行い、その平均値を表面比抵抗値とした。
[Evaluation]
(1) Surface specific resistance on the surface opposite to the gas barrier layer Measured using a Hiresta UP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech. A standard ring probe (URS) was used for the measurement. The measurement voltage was set to 1000 V, and each sample was measured at three points with different measurement positions, and the average value was defined as the surface specific resistance value.
(2)ガスバリアー層と反対側の面の表面粗さ(Ra及びRz)
Veeco社製の非接触3次元表面形状粗さ計:Wyko NT9300を用い、PSIモード、測定倍率40倍で測定した。1回の測定での測定範囲は、159.2μm×119.3μmであり、測定点は、640×480とした。測定に対し傾き補正を行った。Ra及びRzは自動的に計算される。測定位置を変えて5点の測定を行い、Ra及びRzともにその平均値を求めた。
(2) Surface roughness (Ra and Rz) of the surface opposite to the gas barrier layer
A non-contact three-dimensional surface shape roughness meter manufactured by Veeco: Wyko NT9300 was used, and measurement was performed at a PSI mode and a measurement magnification of 40 times. The measurement range in one measurement was 159.2 μm × 119.3 μm, and the measurement point was 640 × 480. Tilt correction was performed on the measurement. Ra and Rz are automatically calculated. The measurement position was changed and five points were measured, and the average values of both Ra and Rz were obtained.
(3)ガスバリアー層と反対側の面のクロスカット密着性
JIS−K5600(クロスカット法)に基づき、100マス中の剥離しなかったマス数を計測し、下記の観点でランク付けした。
5:96〜100
4:90〜95
3:80〜89
2:70〜79
1:69以下
(3) Cross-cut adhesion on the surface opposite to the gas barrier layer Based on JIS-K5600 (cross-cut method), the number of cells not peeled in 100 cells was measured and ranked from the following viewpoints.
5: 96-100
4: 90-95
3: 80-89
2: 70-79
1:69 or less
(4)ガスバリアー層と反対側の面のスチールウール耐性
スチールウールを100g/cm2の圧力で押し付けながら、10往復の摺動試験を行い、生じた傷の程度を目視で観察して下記の観点でランク付けした。
5:傷なし
4:傷1〜2本
3:傷3〜10本
2:傷11〜50本
1:傷51本以上
(4) Resistance to steel wool on the surface opposite to the gas barrier layer While pressing steel wool at a pressure of 100 g / cm 2 , a 10 reciprocal sliding test was performed, and the degree of scratches produced was visually observed and Rank by viewpoint.
5: No scratch 4: 1 to 2 scratches 3: 3 to 10 scratches 2: 11 to 50 scratches 1: 51 or more scratches
(5)ガスバリアー性
得られた試料の水蒸気の透過に対するガスバリアー性を、水蒸気透過度測定装置(商品名:アクアトランMODEL1 モコン社製)により、38℃、100%RHの雰囲気下で測定した。なお、表3において、水蒸気透過度をWVTRと略記した。
(5) Gas barrier property The gas barrier property with respect to permeation | transmission of the water vapor | steam of the obtained sample was measured by 38 degreeC and 100% RH atmosphere by the water vapor permeability measuring apparatus (brand name: Aquatran MODEL1 made by Mocon). . In Table 3, the water vapor permeability is abbreviated as WVTR.
(6)有機ELデバイスの初期ダークスポット
有機ELデバイスは下記のようにして、発光領域2.2インチ(対角線)サイズのデバイスを1水準について4枚作製した。そして、85℃85%RH環境で12時間保存した後、発生しているダークスポットについて、円換算直径が200μm以上であるダークスポットの発生個数/デバイス4枚を求め、下記の観点でランク付けした
5:0〜4個
4:5〜10個
3:11〜20個
2:21〜40個
1:41個
<有機ELデバイスの作成>
各実施例及び比較例で得られたガスバリアーフィルムを用い、下記に示すような方法で、発光領域が2.2インチ(対角線)サイズのボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を作製した。
(下地層及び第1電極の形成)
ガスバリアーフィルムを、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、下記化合物118をタングステン製の抵抗加熱ボートに入れ、これら基材ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽内に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空蒸着装置の第2真空槽内に取り付けた。
次に、真空蒸着装置の第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、化合物118の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で第1電極の下地層を厚さ10nmで設けた。
次に、下地層まで形成した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で厚さ8nmの銀からなる第1電極を形成した。
(有機機能層〜第2電極の形成)
引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10−4Paまで減圧した後、基材を移動させながら下記化合物HT−1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、20nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
次に、化合物A−3(青色発光ドーパント)、化合物A−1(緑色発光ドーパント)、化合物A−2(赤色発光ドーパント)及び化合物H−1(ホスト化合物)を、化合物A−3が膜厚に対し線形に5〜35質量%になるように場所により蒸着速度を変化させ、化合物A−1と化合物A−2は膜厚に依存することなく各々0.2質量%の濃度になるように、蒸着速度0.0002nm/秒で、化合物H−1は64.6〜94.6質量%になるように場所により蒸着速度を変化させて、厚さ70nmになるよう共蒸着し発光層を形成した。
その後、下記化合物ET−1を膜厚30nmに蒸着して電子輸送層を形成し、さらにフッ化カリウム(KF)を厚さ2nmで形成した。さらに、アルミニウム110nmを蒸着して第2電極を形成した。
なお、上記化合物118、化合物HT−1、化合物A−1〜3、化合物H−1、及び化合物ET−1は、以下に示す化合物である。
4: 5-10 pieces 3: 11-20 pieces 2: 21-40 pieces 1:41 pieces <Creation of an organic EL device>
Using the gas barrier film obtained in each of the examples and comparative examples, a bottom emission type organic electroluminescence device (organic EL device) having a light emitting region size of 2.2 inches (diagonal line) was formed by the following method. Produced.
(Formation of underlayer and first electrode)
The gas barrier film is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, the following compound 118 is placed in a resistance heating boat made of tungsten, and these substrate holder and heating boat are placed in the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus. Attached. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber of a vacuum evaporation system.
Next, after depressurizing the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing the compound 118 was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second. The underlayer of the first electrode was provided with a thickness of 10 nm.
Next, the base material formed up to the underlayer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and the second vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then the heating boat containing silver was energized and heated. This formed the 1st electrode which consists of silver with a thickness of 8 nm within the range of vapor deposition rate 0.1-0.2 nm / sec.
(Formation of organic functional layer to second electrode)
Subsequently, the pressure was reduced to a vacuum degree of 1 × 10 −4 Pa using a commercially available vacuum vapor deposition apparatus, and then the following compound HT-1 was vapor-deposited at a vapor deposition rate of 0.1 nm / second while moving the base material. A hole transport layer (HTL) was provided.
Next, compound A-3 (blue light emitting dopant), compound A-1 (green light emitting dopant), compound A-2 (red light emitting dopant) and compound H-1 (host compound), compound A-3 having a film thickness The vapor deposition rate is varied depending on the location so that the concentration is linearly 5 to 35% by mass, and the concentration of Compound A-1 and Compound A-2 is 0.2% by mass without depending on the film thickness. The vapor deposition rate is 0.0002 nm / second, and the compound H-1 is co-deposited to a thickness of 70 nm by changing the vapor deposition rate depending on the location so that the compound H-1 is 64.6 to 94.6% by mass to form a light emitting layer. did.
Thereafter, the following compound ET-1 was deposited to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer, and potassium fluoride (KF) was further formed to a thickness of 2 nm. Furthermore, aluminum 110nm was vapor-deposited and the 2nd electrode was formed.
In addition, the said compound 118, compound HT-1, compound A-1 to 3, compound H-1, and compound ET-1 are the compounds shown below.
(7)有機ELデバイスの発光ムラ
85℃85%RH環境で12時間保存した後の発光状態を目視で観察し、発光ムラの状況を下記の観点でランク付けした。この際、基準の発光電圧に対し、0.2V下げた条件で発光させ、発光ムラを強調した。
5:4枚とも発光ムラなし
4:4枚中1〜2枚に弱い発光ムラあり
3:4枚とも弱い発光ムラあり
2:4枚中1〜2枚に強い発光ムラあり
1:4枚とも強い発光ムラあり
(7) Luminous unevenness of organic EL device The light emitting state after storage for 12 hours in an 85 ° C. and 85% RH environment was visually observed, and the state of the uneven light emission was ranked from the following viewpoints. At this time, light emission was performed under the condition of 0.2 V lower than the reference light emission voltage, and light emission unevenness was emphasized.
5: No light emission unevenness in all 4 sheets 4: Weak light emission unevenness in 1 to 2 out of 4 sheets 3: Weak light emission unevenness in all 4 sheets 2: Strong light emission unevenness in 1 to 2 out of 4 sheets 1: Both in 4 sheets Strong emission unevenness
表3に示した結果より、本発明の試料は、比較例の試料に比べて、非常に高いガスバリアー性を有し、有機ELデバイスの基板として用いた場合に、ダークスポットの発生が少なく、かつ、均一な発光が得られることが認められる。 From the results shown in Table 3, the sample of the present invention has a very high gas barrier property compared to the sample of the comparative example, and when used as a substrate of an organic EL device, the occurrence of dark spots is small. And it is recognized that uniform light emission is obtained.
1 装置チャンバー
2 エキシマランプ
3 ランプホルダー
4 試料ステージ
5 樹脂基材
6 遮光板
100 真空紫外線照射装置
14 樹脂基材
15 樹脂基材及び塗膜
22,23,24,26,27,28 ローラー
29 ダイコーター
30 乾燥機
31 筐体
32 塗膜形成手段
33 塗膜改質手段
L1〜L30 エキシマランプ
T1〜T32 温度制御装置
40 送り出しローラー
41,42,43,44,42−1,43−1 搬送ローラー
45,45−1 第1成膜ローラー
46,46−1 第2成膜ローラー
47 巻取りローラー
48,48−1 ガス供給管
49,49−1 プラズマ発生用電源
50,51,50−1,51−1 磁場発生装置
60 真空チャンバー
70,70−1 真空ポンプ
71 制御部
81a,81b,81c,81d,81e 樹脂基材
400,500 成膜装置
501 第1成膜部
502 第2成膜部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ガスバリアー層の少なくとも1層が、ポリシラザンを含有する層にエネルギーを印加することによって形成された層であり、かつ、
前記樹脂基材の他方の面の表面比抵抗が、1×107〜5×1012Ω/□の範囲内であることを特徴とするガスバリアーフィルム。 A gas barrier film having one or more gas barrier layers on one surface of a resin substrate,
At least one of the gas barrier layers is a layer formed by applying energy to a layer containing polysilazane, and
A gas barrier film characterized in that the surface specific resistance of the other surface of the resin substrate is in the range of 1 × 10 7 to 5 × 10 12 Ω / □.
前記エネルギーの印加が、真空紫外線照射による光エネルギーの印加であることを特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法。 A method for producing a gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein the gas barrier film is produced.
The method for producing a gas barrier film, wherein the application of energy is application of light energy by irradiation with vacuum ultraviolet rays.
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